Mutō có trận đấu đầu tiên cho Đội tuyển bóng đá quốc gia Nhật Bản vào ngày 5 tháng 9 năm 2014 trong trận giao hữu thua Uruguay 2-0.[24] Bốn ngày sau đó, anh có bàn thắng đầu tiên cho đội tuyển quốc gia với pha lập công mở tỉ số khi vào sân từ ghế dự bị trong trận hòa 2-2 với Venezuela.[25]

Mutō có cơ hội tham gia giải đấu lớn đầu tiên cùng đội tuyển Nhật Bản là Cúp bóng đá châu Á 2015.[26] Trong trận đấu cuối cùng tại vòng bảng với Jordan, Mutō là người chuyền bóng cho Kagawa Shinji ấn định chiến thắng 2-0 của Nhật Bản.[27] Nhật Bản sau đó bị loại ở tứ kết sau khi để thua Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất sau loạt sút luân lưu.[28]

Ngày 31 tháng 5 năm 2018, Mutō được chọn tham dự giải đấu World Cup lần đầu tiên trong sự nghiệp tại Nga sau khi huấn luyện viên Nishino Akira chốt danh sách 23 cầu thủ chính thức của đội tuyển Nhật Bản.[29] Tại giải đấu này, anh chỉ có một lần ra sân duy nhất trong trận đấu cuối cùng của bảng H với Ba Lan.[30] Đội tuyển Nhật Bản sau đó lọt vào vòng 16 đội nhưng để thua chung cuộc 2-3 trước Bỉ.

Mutō là thành viên đội tuyển Nhật Bản giành vị trí á quân Cúp bóng đá châu Á 2019, giải đấu mà anh ghi được một bàn thắng trong trận đấu vòng bảng với Uzbekistan.[31]