Atsu có trận đấu đầu tiên cho đội tuyển Ghana vào ngày 1 tháng 6 năm 2012 trong trận đấu với Lesotho và đã ngay lập tức ghi bàn.[33] Một năm sau đó, anh có mặt trong đội hình đội tuyển Ghana tham dự Cúp bóng đá châu Phi tại Nam Phi. Anh có mặt trong cả ba trận vòng bảng với Cộng hòa Dân chủ Congo, Mali và Niger, trong đó ghi được một bàn trong chiến thắng 3-0 trước Niger.[34] Tại trận bán kết với Burkina Faso, Atsu thực hiện thành công lượt sút luân lưu của mình nhưng chung cuộc Ghana để thua Burkina Faso 2-3.[35]

Atsu có mặt trong danh sách 23 cầu thủ Ghana tham dự World Cup 2014 tại Brazil.[36] Anh có mặt trong tất cả các trận đấu của Ghana tại giải đấu này khi đội bóng châu Phi bị loại ngay từ vòng bảng.

Tại Cúp bóng đá châu Phi 2015, Atsu lập được cú đúp trong chiến thắng 3–0 trước Guinée tại tứ kết.[37] Anh đã cùng đội tuyển Ghana vào đến trận chung kết và chỉ chịu thua Bờ Biển Ngà sau loạt sút luân lưu. Kết thúc giải đấu, Atsu giành được danh hiệu Cầu thủ xuất sắc nhất giải đấu và Bàn thắng đẹp nhất giải với bàn thắng trong trận đấu với Guinea.[38]