Morimoto đã từng cùng đội tuyển U-20 Nhật Bản tham dự Giải U-20 châu Á 2004 và Giải U-20 Thế giới 2005.[14] Năm 2008, anh là thành viên của đội tuyển Olympic Nhật Bản tham dự Thế vận hội Mùa hè 2008 tại Bắc Kinh[15], nơi mà đội tuyển của anh đã rời giải với 3 trận thua và chỉ ghi được 1 bàn thắng.

Ngày 10 tháng 10 năm 2009, anh có trận đấu đầu tiên cho đội tuyển Nhật Bản trong trận giao hữu thắng Scotland 2-0 khi vào sân thay cho tiền đạo Maeda Ryoichi.[16] 4 ngày sau đó, anh có bàn thắng đầu tiên trong màu áo đội tuyển trong chiến thắng 5-0 trước Togo.[17]

Ngày 10 tháng 5 năm 2010, anh có tên trong danh sách 23 cầu thủ Nhật Bản tham dự World Cup 2010 tại Nam Phi do huấn luyện viên Okada Takeshi công bố nhưng không được ra sân trong cả bốn trận của đội tuyển tại giải này. Ngày 7 tháng 9, anh lập cú đúp trong chiến thắng 2-0 trước Guatemala.[18]