ฮุมเมิลส์ลงเล่นทีมชาติชุดใหญ่ครั้งแรกเมื่อวันที่ 13 พฤษภาคม ค.ศ. 2010 ในนัดกระชับมิตรที่ชะนทีมชาติมอลตาไป 3–0[7]

ในการแข่งขันฟุตบอลยูโร 2012 ฮุมเมิลส์ได้ลงเล่นให้กับทีมชาติเยอรมนีลุยศึกยูโร 2012 โดยเขาลงเล่นครบ 450 นาทีเต็มจากทุกนัดที่เยอรมนีลงเล่น

ฮุมเมิลส์ทำประตูที่สองในนัดแรกที่เขาได้ลงของรายการฟุตบอลโลก 2014 ซึ่งเยอรมนีชนะโปรตุเกส 4–0[8] หลังจากนั้นเขาก็ไม่ได้ลงเล่นในรอบ 16 ทีมสุดท้ายเพราะป่วย ก่อนจะได้ลงเล่นในรอบ 8 ทีมสุดท้ายซึ่งเป็นนัดที่พบกับฝรั่งเศส และได้โขกประตูชัยให้เยอรมนีชนะฝรั่งเศสไป 1–0 ก่อนจะผ่านเข้ารอบต่อไป[9]

ในวันที่ 11 กรกฎาคม เขาติดหนึ่งในนักฟุตบอลสิบคนที่ที่มีสิทธิ์ได้รางวัลบอลทองคำ ซึ่งรางวัลนี้ไว้ให้สำหรับผู้เล่นยอดเยี่ยมประจำการแข่งขันบอลโลก[10]