Aymen Hussein có trận đấu đầu tiên cho Iraq vào năm 2015 khi được triệu tập vào đội tuyển U-23 Iraq tham dự Giải vô địch bóng đá U-23 châu Á 2016 tại Qatar.[24] Anh ghi bàn thắng quyết định trong trận tranh hạng ba với đội chủ nhà U-23 Qatar, giúp Iraq giành vé tham dự Thế vận hội Mùa hè 2016 được tổ chức tại Rio de Janeiro, Brasil,[25][26] tuy nhiên, anh gặp phải chấn thương trong trận giao hữu gặp U-23 Syria nên không thể tham dự Olympic cùng toàn đội. Vào năm 2017, tại vòng loại giải vô địch bóng đá U-23 châu Á 2018, anh lập một cú repoker trong chiến thắng hủy diệt 8–0 của U-23 Iraq trước U-23 Afghanistan.[27] Anh cũng ghi bàn thắng ấn định chiến thắng 2-0 trước U-23 Ả Rập Xê Út, qua đó giúp U-23 Iraq giành vé tham dự Giải vô địch bóng đá U-23 châu Á 2018.[28] Tại vòng chung kết diễn ra trên đất Trung Quốc, anh ghi 2 bàn thắng sau 3 trận đấu, giúp U-23 Iraq giành vé vào tứ kết.

Vào ngày 26 tháng 8 năm 2015, anh có trận đấu đầu tiên cho đội tuyển quốc gia Iraq,[29] thi đấu trong trận giao hữu gặp Liban. Anh có bàn thắng đầu tiên trong sự nghiệp đội tuyển quốc gia trong trận đấu gặp Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất vào ngày 5 tháng 9 năm 2017,[30] tại vòng loại thứ 3 của giải vô địch bóng đá thế giới 2018 khu vực châu Á. Anh cũng được triệu tập lên đội tuyển Iraq tham dự Cúp bóng đá vịnh Ả Rập lần thứ 23 diễn ra trên đất Kuwait, giải đấu mà Iraq đã vào đến bán kết sau khi để thua Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất sau loạt sút luân lưu.[lower-alpha 1]

Vào ngày 19 tháng 1 năm 2023, tại Cúp bóng đá châu Á 2023 diễn ra trên đất Qatar, anh lập cú đúp trong chiến thắng gây sốc 2–1 trước đội tuyển Nhật Bản, qua đó, lần đầu tiên đội tuyển Iraq thắng Nhật Bản sau 42 năm kể từ Đại hội Thể thao châu Á 1982 trên đất Ấn Độ, giúp Iraq giành vé vào vòng đấu loại trực tiếp sớm trước 1 lượt đấu.[31][32][33]