Yi, samen met de voormalige NBA-speler Sun Yue, was lid van het Chinese nationale team dat speelde op het FIBA Azië Kampioenschap 2009 en het FIBA Azië Kampioenschap 2011. Yi werd uitgeroepen tot de meest waardevolle speler van het FIBA Azië Kampioenschap 2011, met een gemiddelde van 16,6 punten en 10,8 rebounds per wedstrijd. Yi speelde ook voor het Chinese nationale team tijdens de Olympische Zomerspelen van 2012, waarbij hij de eerste plaats behaalde in rebounds per spel met 10,2 per spel en de tweede plaats in blokken met 2,2 per spel. Hij speelde ook op de Olympische Zomerspelen van 2016.
Ik weet het. Tijdens het FIBA Basketbal Wereldkampioenschap 2019. Yi was nog steeds de leider in het Chinese nationale team, met een gemiddelde van 17,8 punten, 7,8 rebounds, 1,2 assists. In de wedstrijd tegen Nigeria speelde hij de beste prestatie van het nationale team de afgelopen jaren. Yi heeft 27 punten en de efficiëntie van de speler is 26.