فلوریان ویرتز در آلمان با تیم ملی بزرگسالان از مارس ۲۰۲۱ با اولین دعوت‌نامه تحت هدایت یوآخیم لو آغاز کرد و در تاریخ ۲ سپتامبر ۲۰۲1 مقابل لیختن‌اشتاین اولین بازی‌اش را انجام داد . پس از آن، هانسی فلیک نیز اعتمادش را جلب کرد و بازی‌های ملی‌اش bet90 forward با گل و پاس‌گل همراه شد، از جمله اولین گل ملی در مارس ۲۰۲۴ در تنها ۷ ثانیه مقابل فرانسه، به‌عنوان دومین گل سریع تاریخ فوتبال ملی آلمان . در رقابت‌های یورو ۲۰۲۴، گل او در بازی اول مقابل اسکاتلند، آلمان را به برترین گلزن جوان تاریخ این رقابت‌ها تبدیل کرد و در یک چهارم نیز با گل دقایق پایانی، بازی را به تساوی کشاند، اگرچه تیم در وقت اضافه شکست خورد .

در لیگ ملت‌های اروپا ۲۰۲۴–۲۵ نیز، ویرتز با گلی تماشایی از ضربه آزاد و هت‌تریکی مقابل بوسنی برجسته شد، همچنین در نیمه‌نهایی برابر پرتغال گل سرنوشت‌سازی زد، اگرچه تیم در نهایت حذف شد . تا تابستان ۲۰۲۵، او حدود ۳۱ بازی ملی و ۷ گل داشته است. سبک بازی ویرتز—ترکیب تکنیک، خلاقیت، شجاعت در لحظات حساس و بینش تاکتیکی—او را به یکی از ستون‌ها و مهره‌های آینده‌دار خط میانی مانشافت تبدیل کرده است، با تمجیدهای فراوان از سوی مربیان ملی مانند فلیک و ناگلسمان .