7. marca 2008, keď mala Kumagai 17 rokov, debutovala za japonský národný tím proti Kanade. V auguste bol Kumagai vybraný do japonského národného tímu U-20 na Majstrovstvách sveta U-20 v roku 2008. V roku 2010 hrávala za U-20 tím ako kapitánka počas Svetového pohára U-20. V roku 2011 bola súčasťou japonského tímu, ktorý vyhral Majstrovstvá sveta.
proti Spojeným štátom. Bola tiež v tíme na Letných olympijských hrách v roku 2012 a na Majstrovstvách sveta v roku 2015. Japonsko skončilo na druhom mieste v oboch súťažiach. V januári 2017 bola menovaná za kapitánku Japonska manažérkou Asako Takakura. V roku 2018 Japonsko vyhralo Ázijský pohár 2018. Zahrala viac ako 100 zápasov za Japonsko. 10. novembra 2019 Kumagai zabodovala svoj prvý gól v priateľskom zápase za Japonsko v víťazstve 2:0 proti Južnej Afrike.