Kim từng đại diện Hàn Quốc ở nhiều cấp độ trẻ. Anh tham gia Giải vô địch bóng đá U-17 thế giới 2009 và Giải vô địch bóng đá U-20 thế giới 2011.

Ngày 20 tháng 7 năm 2013, Kim ra mắt cho đội tuyển quốc gia Hàn Quốc trước Úc in a 0–0 draw.

Vào tháng 5 năm 2018 anh được triệu tập vào đội hình sơ loại 28 người của Hàn Quốc để tham dự Giải vô địch bóng đá thế giới 2018 ở Nga.[3]

Kim Jin-soo, không chắc chắn về việc tham gia Giải vô địch bóng đá thế giới 2018 vì chấn thương, đã bị loại khỏi danh sách tham dự vòng chung kết Giải vô địch bóng đá thế giới 2018 ở Nga.[4]