Mặc dù có thể chọn để chơi cho Đội tuyển bóng đá quốc gia Bosnia và Herzegovina và đội tuyển bóng đá quốc gia Croatia, nhưng Ibra lại chọn chơi cho Thụy Điển, nơi anh sinh ra.[60]

Ibra có trận ra mắt cho đội tuyển Thụy Điển trong trận hoà 0-0 với đội tuyển bóng đá quốc gia Quần đảo Faroe ở Värendsvallen vào ngày 31 tháng 1 năm 2001. Trận đấu chính thức đầu tiên của anh là ở vòng loại World Cup 2002 gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Azerbaijan vào ngày 7 tháng 10. Ibrahimović là thành viên đội tuyển Thụy Điển ở vòng chung kết World Cup 2002 lọt tới vòng 16 đội trước khi bị loại bởi đội tuyển bóng đá quốc gia Sénégal.[61]

Ibrahimović được ra sân trong đội hình chính thức ở Euro 2004, ghi một bàn trong trận gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Bulgaria từ chấm penalty và một bàn thắng từ những phút cuối trong trận gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Ý. Tuy nhiên, anh lỡ một quả penalty khi Thụy Điển phải về nước sau khi thua trên chấm luân lưu trước đội tuyển bóng đá quốc gia Hà Lan. Anh không ghi được bàn nào ở World Cup 2006 khi Thụy Điển lại bị loại ở vòng 16 đội, lần này là trước đội tuyển bóng đá quốc gia Đức.[62]

Anh được triệu tập ở vòng loại Euro 2008 gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Liechtenstein vào ngày 6 tháng 9 năm 2006, nhưng hai ngày trước trận đấu, anh gây ấn tượng xấu bằng việc rời khách sạn cùng đồng đội Christian Wilhelmsson và Olof Mellberg và vào một hộp đêm. Mặc dù không cầu thủ nào có biểu hiện dùng rượu, họ đều bị loại bởi huấn luyện viên Lars Lagerbäck như một hình phạt và không được tham dự trận đấu tiếp theo. Melberg và Wilhelmsson không có ý kiến gì với quyết định của huấn luyện viên, nhưng Ibra cảm thấy rằng như vậy là bất công và từ chối tham dự trận đấu tiếp theo của đội tuyển Thụy Điển gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Iceland và đội tuyển bóng đá quốc gia Tây Ban Nha. Anh cũng không tham dự trận giao hữu gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Ai Cập vào ngày 7 tháng 2 năm 2007, nhưng kết thúc cách cư xử trẻ con của mình một tháng sau,[63] và trở lại đội tuyển trong trận gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Bắc Ireland vào ngày 28 tháng 3. Anh không ghi bàn nào trong cả 12 trận vòng loại; anh có một lần đưa bóng vào lưới đối phương nhưng bị từ chối vì lỗi việt vị trong trận thua 3-0 trước Tây Ban Nha vào ngày 17 tháng 11. Vào ngày 12 tháng 11 năm 2007, Ibra được trao tặng danh hiệu Quả bóng vàng Thụy Điển khi là "Cầu thủ xuất sắc nhất năm của Thụy Điển".

Ibra kết thúc quãng thời gian khô hạn bàn thắng, kéo dài 2 năm, trong trận gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Hy Lạp ở trận mở màn của Thuỵ Điển ở Euro 2008 vào ngày 10 tháng 6 năm 2008, và trận đấu tiếp theo gặp Tây Ban Nha 4 ngày sau.[64][65] Anh kết thúc giải với 2 bàn thắng khi Thụy Điển bị loại ở vòng bảng bởi đội tuyển bóng đá quốc gia Nga.[66]

Ibrahimović ghi 1 bàn trong chiến thắng 4-0 trước đội tuyển bóng đá quốc gia Malta vào ngày 10 tháng 6 năm 2009 ở vòng loại World Cup 2010.[67] Vào ngày 5 tháng 9 năm 2009, anh ghi bàn thăng thứ hai ở sân Stadium Puskás Ferenc gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Hungary trong trận thắng 2-1 của Thụy Điển ở trận đấu thuộc vòng loại.[68]

Sau kì Euro 2016 không thành công của đội tuyển Thụy Điển (đứng cuối bảng E với vỏn vẹn 1 điểm, 1 trận hòa, 2 trận thua, chỉ ghi được 1 bàn thắng và bị thủng lưới 3 bàn), Zlatan Ibrahimović chính thức tuyên bố giã từ sự nghiệp thi đấu quốc tế ở đội tuyển quốc gia. Tổng cộng anh đã 116 lần ra sân và ghi được 62 bàn thắng.