Tomori có thể thi đấu cho Nigeria cấp quốc tế thông qua cha anh,[6] Canada thông qua nơi sinh Calgary và Anh nơi lớn lên từ khi còn rất nhỏ.[1][7] Ngày 27 tháng 3 năm 2016, Tomori mang băng đội trưởng U20 Canada trong chiến thắng 2–1 trước U20 England trong trận đấu đầu tiên cho quốc gia.[8]

Ngày 16 tháng 5 năm 2016, trong giai đoạn thi đấu quốc tế tiếp theo, một ngày sau khi có trận đấu chuyên nghiệp đầu tiên, Tomori được gọi vào đội tuyển U19 Anh.[8] Ngày 4 tháng 6 năm 2016, Tomori có trận ra mắt U19 Anh trong trận thua 2–0 trước U20 Mexico, thi đấu đủ 90 phút.[9] Tomori cũng là thành viên đội tuyển Anh tại Giải vô địch U19 châu Âu 2016 vào tới bán kết trước khi bị loại bởi U19 Ý.

Ngày 17 tháng 11 năm 2019, Tomori được huấn luyện viên Gareth Southgate triệu tập vào đội tuyển quốc gia Anh và được ra sân lần đầu trong lượt trận cuối vòng loại Euro 2020 gặp Kosovo.