Tháng 11 năm 2003, Gyan ghi bàn thắng quốc tế đầu tiên trong sự nghiệp của mình ở độ tuổi 17 trong trận gặp Somalia. Anh chính là cầu thủ trẻ nhất đã từng ghi bàn cho đội tuyển Ghana. Gyan cũng là cầu thủ ghi bàn nhanh nhất trong vòng chung kết bóng đá thế giới 2006 (giây thứ 68) trong chiến thắng 2-0 trước CH Czech và cũng là bàn thắng đầu tiên của đội tuyển bóng đá quốc gia Ghana tại các vòng chung kết bóng đá thế giới. Sau đó, Gyan đã bỏ lỡ một quả penalty đồng thời phải vắng mặt ở trận đấu cuối cùng ở vòng bảng do nhận thẻ vàng thứ 2 sau 2 trận đấu vì lỗi đá penalty trước tín hiệu còi của trọng tài. Ở vòng 1/16, trong trận thua của Ghana trước Brasil, Gyan bị truất quyền thi đấu do nhận thẻ vàng thứ 2.[10].

Gyan là thành viên trong đội tuyển Olympic Ghana năm 2004 đoạt huy chương chương đồng Thế vận hội Olympic 2004 tại Hy Lạp. Sự nghiệp thi đấu quốc tế của Gyan được đánh dấu bởi bàn thắng ghi vào ngày 19 tháng 11 năm 2003 trong trận đấu giữa Ghana và Somalia,[11] 3 ngày trước khi Gyan 18 tuổi. Trong vòng loại World Cup 2006, Gyan trong 7 lần ra sân ghi được 4 bàn thắng. Tổng cộng, trong 32 lần khoác áo đội tuyển quốc gia, Gyan ghi được 20 bàn thắng.

Ngày 24 tháng 1 năm 2008, tại vòng loại CAN Cup 2008, Gyan và người em trai Baffour quyết định rời khỏi đội tuyển bóng đá quốc gia Ghana sau những chỉ trích trong chiến thắng thiếu thuyết phục 1-0[12] của Ghana trước Namibia. Giới truyền thông cho rằng trước khi xếp vali rời khách sạn, anh em nhà Gyan đã được các đồng đội thuyết phục ở lại đội tuyển.[13] Chính Gyan là người đã có công lớn khi ghi đến 3 bàn trên 4 bàn thắng mà đội tuyển Ghana, vốn đã bị sứt mẻ bởi chấn thương, có được ở CAN Cup 2008.

Phút 85 trong trận đấu đầu tiên với Serbia ở World Cup 2010, Gyan đã ghi bàn thắng quyết định từ chấm phạt đền giúp đội tuyển Ghana giành chiến thắng 1-0 chung cuộc. Ngoài ra, Gyan còn có một cú sút đập xà ngang ở phút thứ 92 trước khi được thay ra.[14] Trong trận đấu thứ hai của đội tuyển, Gyan cũng ghi bàn từ chấm phạt đền ở phút thứ 26 giúp Ghana có một trận hòa trước Australia.[15]

Ở vòng 1/16, trong trận gặp đổi tuyển Mỹ, Gyan đã ghi bàn thắng quyết định trong hiệp phụ giúp Ghana thắng chung cuộc với tỉ số 2-1 và trở thành đội tuyển quốc gia thứ ba của châu Phi góp mặt tại vòng tứ kết trong tất cả các kì World Cup. Trong trận tứ kết gặp Uruguay, Gyan đã bỏ lỡ một quả phạt đền trong những phút cuối của hiệp phụ thứ 2 khi đá bóng chạm xà ngang khiến tỉ số hòa được giữ nguyên và hai đội phải bước vào loạt sút luân lưu 11m. Mặc dù khi sút luân lưu, Gyan đã đá tốt quả 11m của mình tuy nhiên Ghana vẫn chịu thua chung cuộc trước Uruguay với tỉ số của loạt đá 11m là 2-4 và bị loại.