2009年6月3日，德國隊與阿聯酋隊的友誼賽中，諾伊爾迎來國家隊首秀，最終德國隊7：2戰勝阿聯酋。2009年入選德國U21國家隊參加歐青賽，2009年6月30日，德國隊4：0大勝英格蘭，獲得歷史上首個U21冠軍。

2010年6月，諾伊爾被任為德國隊1號門將出徵南非世界盃，德國隊最後得了季軍，諾伊爾憑藉世界盃上6場比賽的實力表現獲得2010南非世界盃國際足聯（FIFA）官方資料最佳陣容中的最佳門將。

2014年7月，諾伊爾入選德國國家隊征戰巴西世界盃。因其活躍的場上表現被球迷戲稱為“清道夫”，併為其專門製作了一個位置稱為“門衛”，即既是門將又是後衛。在德國與阿爾及利亞的八分之一決賽中，諾伊爾的跑動距離達到驚人的5.5公里，多次衝出禁區解圍全部成功，一戰封神。在半決賽對戰巴西隊中，面對對手的狂轟濫炸，力保球門89分鐘不失，最後德國隊以7：1大勝東道主巴西。在7月14日的世界盃決賽對陣阿根廷隊中，多次在禁區內化險為夷，力保球門不失並幫助球隊1：0取勝，奪取第20屆巴西世界盃的冠軍。在本屆世界盃上，德國隊球門僅丟四球。同時，諾伊爾憑藉在世界盃上的優異表現，斬獲了金手套獎。

從世界盃小組賽首輪來看，當今足壇幾位門神的表現都不錯。德國雖然0-1不敵墨西哥，但是諾伊爾高接抵擋，還是避免了球隊更多的丟球。法國的洛里斯在面對澳洲狂轟亂炸時，也送上了多次關鍵撲救。上屆世界盃就曾經閃光的墨西哥奧喬亞以及哥斯大黎加的納瓦斯，也在本屆世界盃上繼續奉獻精彩演出。可以說除了個人實力之外，世界盃經驗也已經是制約門將發揮好壞的重要因素。

反面教材也有不少，其中欠缺世界盃經驗也反映在了球員的表現上。最明顯的示例，莫過於德赫亞。西班牙一門在曼聯堪稱大腿級發揮，屢屢上演精彩撲救，但是在首戰與葡萄牙的比賽中，德赫亞先是判斷失誤，把C羅毫無威脅的遠射擋進了自己大門。隨後下半場面對C羅直接任意球，德赫亞竟然毫無反應。誠然德赫亞在2014年世界盃上曾經出場一次，但是在世界盃賽場上，這位西班牙門神仍需適應。