Vào ngày 2 tháng 9 năm 2021, sau khi từng khoác áo đội tuyển U16, Doak đã ra mắt đội tuyển U17 Scotland, ghi bàn trong trận hòa 1-1 với Xứ Wales.[10] Anh đã giúp đội U17 lọt vào vòng chung kết Giải vô địch bóng đá U17 châu Âu 2022, nhưng đã bỏ lỡ giải đấu do chấn thương.[11]

Doak được triệu tập vào đội tuyển U21 lần đầu tiên vào tháng 9 năm 2022, khi mới 16 tuổi.[12] Anh ra mắt với tư cách là người thay thế vào ngày 22 tháng 9 năm 2022 trước Bắc Ireland và ghi bàn trong vòng 7 phút; khi làm vậy, anh trở thành cầu thủ trẻ nhất ghi bàn cho đội tuyển U21 Scotland.[13][14]