Den 7. marts 2008, da Kumagai var 17 år gammel, debuterede hun for det japanske landshold mod Canada. I august blev Kumagai udvalgt til det japanske U-20-landshold ved U-20-VM i 2008. I 2010 spillede hun for U-20-holdet som kaptajn under 2010 U-20 World Cup. I 2011 var hun en del af Japans VM-vindende hold, hvor hun scorede den sejrende straf i finalen.
mod USA. Hun var også med i holdet ved Sommer-OL i 2012 og VM i 2015. Japan kom på andenpladsen i begge konkurrencer. I januar 2017 blev hun udnævnt til Japans kaptajn af manager Asako Takakura. I 2018 vandt Japan Asian Cup. Hun har spillet mere end 100 kampe for Japan. Den 10. november 2019 scorede Kumagai sit første mål i en venskabskamp for Japan i en 2-0 sejr over Sydafrika.