Benteke là thành viên đội tuyển bóng đá U-17 Bỉ tham dự Giải vô địch bóng đá U-17 thế giới 2007 tại Hàn Quốc. Giải đấu này anh thi đấu ba trận và ghi được một bàn thắng.[61]

Ngày 19 tháng 5 năm 2010, anh có trận đấu đầu tiên cho Đội tuyển bóng đá quốc gia Bỉ trong trận giao hữu với Bulgaria tại Brussels sau khi huấn luyện viên cũ của anh tại Kortrijk là Georges Leekens trở thành huấn luyện viên trưởng đội tuyển nước này. Ngày 15 tháng 8 năm 2012, anh ghi được bàn thắng đầu tiên cho đội tuyển Bỉ trong chiến thắng 4-2 trước Hà Lan ở lần thứ năm khoác áo đội tuyển.[62]

Tại Vòng loại World Cup 2014, anh ghi hai bàn trong bảy trận đấu cho đội tuyển Bỉ nhưng bỏ lỡ cơ hội tham dự World Cup 2014 do đứt gân gót Achilles.[63] Anh trở lại đội hình đội tuyển Bỉ sau chấn thương tại vòng loại Euro 2016 và ghi được bàn thắng quốc tế đầu tiên sau gần hai năm trong trận thắng 5–0 trước Síp ngày 28 tháng 3 năm 2015.[64]

Benteke sau đó có tên trong đội hình đội tuyển Bỉ tham dự Euro 2016 tại Pháp. Tại giải đấu này, anh được vào sân trong hai trận vòng bảng với Cộng hòa Ireland và Thụy Điển (đều thay cho Romelu Lukaku ở những phút cuối trận đấu).[65][66] Bỉ bị loại ở tứ kết sau trận thua trước Wales.

Ngày 10 tháng 10 năm 2016, Benteke trở thành cầu thủ ghi bàn nhanh nhất lịch sử vòng loại World Cup với bàn thắng ở giây 8,1 trong chiến thắng 6-0 trước Gibraltar tại vòng loại World Cup 2018. Trong trận này, anh cũng lập được hat-trick đầu tiên trong màu áo đội tuyển quốc gia.[67]