北京時間6月9日晚，在浙江金華體育中心體育場，中國隊與泰國隊的國際足球友誼賽前，中國國家隊為武磊舉行了國家隊出場百場紀念儀式。在全隊列隊歡迎下，武磊及家人從球員通道步入場內，中國足球協會主席宋凱為他頒發了百場紀念獎杯。

2010年2月14日，在日本舉行的東亞杯足球賽上，18歲的武磊在中國隊對陣中國香港隊的比賽中替補登場，完成了他的國家隊首秀。今年6月5日，在中國隊客場2:1戰勝新加坡隊的友誼賽中，武磊同樣替補登場，達成了國家隊出場100次的里程碑。

2013年7月28日，武磊在東亞杯對陣澳大利亞隊的比賽中攻入了他的國家隊首球。在代表國家隊出戰的100場比賽中，武磊共打入36粒進球。特別是在39場世界杯預選賽中，他貢獻了20個進球和7次助攻，成為中國隊沖擊世界杯的重要火力點。