Birnbaum va debutar amb l'equip nacional masculí de futbol dels Estats Units el 28 de gener de 2015. El seu primer gol per a l'USMNT va ser un guanyador al 90è minut contra Islàndia el 31 de gener de 2016, un partit en el qual ja havia proporcionat una assistència d'egalització a Michael Orozco per fer-ho 2-2. També va jugar per a l'equip a la Copa América Centenario 2016
i les classificacions del Mundial. El 2017, va jugar contra Sèrbia i Jamaica.