Chadli mempunyai dua warganegara iaitu Belgium dan Maghribi jadi beliau boleh mewakili pasukan Maghribi atau Belgium. Beliau membuat debut pertama bersama Maghribi pada 17 November 2010 dalam perlawanan persahabatan 1-1 menentang Ireland Utara[13] dan dinobatkna sebagai pemain terbaik perlawanan.[14] Pada 28 Januari 2011, beliau menyatakan berhasrat untuk mewakili Belgium di peringkat antarabangsa, debut pertama Chadli bersama Belgium pada 9 Februari menentang Finland dalam perlawanan persahabatan.[15]

Chadli bermain sebagai penyerang untuk pasukan kebangsaan Belgium.[16] Beliau menjaringkan gol antarabangsa buat pertama kalinya dalam kelayakan UEFA Euro 2012 menentang Azerbaijan di Stadium Raja Baudouin pada 29 Mac 2011.

Pada 26 Mei 2014, Chadli menjaringkan gol antarabangsa ketiganya dalam perlawanan pra-Piala Dunia menentang Luxembourg.[17]

Pada 13 Mei 2014, Chadli telah disenaraikan dalam skuad Belgium untuk Piala Dunia FIFA 2014 di Brazil.[18] Beliau memulakan perlawanan sebagai pemain gantian dan apabila separuh masa kedua, beliau menggantikna Dries Mertens dalam perlawanan pembukaan Piala Dunia menentang Algeria, 2-1 di Belo Horizonte.[19]