Ở các cấp tuyển quốc gia, Văn Hậu sớm cùng U19 Việt Nam đá giải U19 Đông Nam Á và U19 châu Á 2016. Anh là thành viên của đội tuyển trẻ Việt Nam đầu tiên giành quyền dự U20 World Cup 2017. Màn trình diễn của Văn Hậu giúp anh nhận danh hiệu Cầu thủ trẻ hay nhất Đông Nam Á cùng năm.
Năm 2018, Văn Hậu cùng đội U23 Việt Nam lập chiến tích giành ngôi á quân U23 châu Á, trở thành trụ cột hành lang cánh trái của tuyển quốc gia từ AFF Cup 2018 tới nay.