Luke Shaw bắt đầu thi đấu cho đội tuyển quốc gia Anh ở cấp độ U-16 từ năm 2011.[33] Anh có trận đấu đầu tiên với U-16 Slovenia vào tháng 2 và có được một bàn thắng tại Giải đấu Montaigu, một giải đấu của các đội tuyển U-16 quốc gia vào lưới U-16 Uruguay.[33] Sau đó, anh tiếp tục có màn ra mắt U-17 Anh vào tháng 8 trong trận đấu với U-17 Ý và có tổng cộng tám trận đấu cho U-17 Anh trong thời gian bảy tháng.[33]

Vào tháng 1 năm 2013, anh lần đầu tiên được triệu tập vào U-21 Anh cho trận đấu với U-21 Thụy Điển nhưng anh đã không may mắc phải chấn thương. Sau đó dù chưa thi đấu trận nào cho U-21 Anh, anh vẫn được triệu tập tham dự Giải vô địch bóng đá U-21 châu Âu[34] nhưng lại bị chấn thương vài ngày trước khi giải khai mạc và được thay thế bằng Jack Robinson.[35]

Sau cùng Shaw cũng có trận đấu đầu tiên cho đội tuyển U-21 Anh vào ngày 5 tháng 9 năm 2013 gặp U-21 Moldova tại Vòng loại Giải vô địch bóng đá U-21 châu Âu 2015,[36] và bốn ngày sau đó, anh đã thi đấu trọn 90 phút trong trận hòa 1-1 với U-21 Phần Lan.[37]

Ngày 27 tháng 2 năm 2014, Shaw lần đầu tiên được triệu tập vào Đội tuyển bóng đá quốc gia Anh để chuẩn bị cho trận giao hữu với Đan Mạch.[38][39] Anh được vào sân trong hiệp hai trận đấu với Đan Mạch thay cho Ashley Cole[40] và chính thức trở thành cầu thủ trẻ nhất trong lịch sử câu lạc bộ Southampton có trận ra mắt đội tuyển Anh và là cầu thủ người Anh có trận đấu đầu tiên cho đội tuyển trẻ thứ ba, sau Theo Walcott và Michael Owen.[41]

Ngày 12 tháng 5 năm 2014, Shaw được huấn luyện viên Roy Hodgson đưa vào danh sách 23 cầu thủ Anh tham dự World Cup 2014 tại Brasil.[42]