2001年3月24日，在世界盃預選賽上，德國隊主場遭遇阿爾巴尼亞隊的頑強抵抗，急於尋找破解之術的時任主帥沃勒爾在第七十三分鐘將身披18號球衣的克洛澤派上球場。策動攻勢，一粒頭球，克洛澤的克氏空翻第一次亮相國際大賽，克洛澤用進球幫助球隊取得世界盃預選賽上的寶貴三分。有了一個美妙的開始，克洛澤在國家隊火力全開，迅速佔據了球隊的主力位置。短短一年的時間，克洛澤完成了從業餘聯賽到國家隊主力球員的跨越。
2002年的夏天，初出茅廬的克洛澤第一次走上世界盃的賽場，對陣沙特的頭球帽子戲法，拉開了一段屬於世界盃的傳奇。克氏空翻也首次出現在了世界盃的舞臺上。此後在對陣愛爾蘭和喀麥隆的比賽中，克洛澤又用兩粒頭球幫助球隊從小組突圍。而不被看好的德國隊，一路殺入決賽，但克洛澤卻沒能再取得進球，當時無所不能的羅納爾多帶領巴西隊捧起金盃。五粒頭球、克氏空翻，經過世界盃洗禮的克洛澤讓更多的球迷知道了這個英俊的年輕人。
2003-2004賽季結束後，為拯救瀕臨破產的母隊凱澤斯勞滕，克洛澤轉會至德甲勁旅不萊梅。在不來梅，克洛澤成為德甲乃至歐洲賽場令人生畏的鋒線殺手，並在2005-2006賽季一舉奪下德甲金靴和助攻王雙料殊榮。
2006年，迅速成長的克洛澤與一支充滿年輕氣息的德國隊迎來了在家門口的世界盃。揭幕戰上下半場各入一球，恰逢28歲生日的克洛澤為自己以及所有德國球迷送上了一份完美的生日禮物。小組賽四粒進球都是用腳的進，讓全世界球迷改變了對於克洛澤只會頭球的這一看法。四分之一決賽面對阿根廷，克洛澤頭球救主，幫助德國隊戰勝阿根廷，挺進世界盃四強。五粒進球也幫助克洛澤贏得了2006年世界盃的金靴獎。然而，面對苦主意大利，年輕的德國隊停下來前進的步伐，最終取得第三名。
2010年南非世界盃，德國隊再次颳起青春風暴，已經32歲的克洛澤依然是德國隊鋒線上的進攻核心。淘汰賽上對陣英格蘭以及阿根廷，克洛澤接連取得進球，幫助德國隊再次挺進世界盃四強。但最終，再次倒在了西班牙隊的腳下，與金盃失之交臂。三四名決戰，由於傷病，克洛澤未能出場，也錯失了追趕羅納爾多十五粒世界盃進球的機會。這給當時的德國球迷留下了些許遺憾，畢竟，下一個四年，36歲的克洛澤能否參加世界盃，將會是一個未知數。
世界盃後，在拜仁慕尼黑無法坐上主力位置的克洛澤，選擇遠走亞平寧半島，來到意甲拉齊奧隊。零身價轉會費，低廉的年薪，在別人眼中，這只是一份退役前的養老合同，但克洛澤，卻在意大利，演繹了一部老槍新傳。2013年5月5日，在意甲第35輪拉齊奧主場6-0大勝博洛尼亞的比賽中，35歲的克洛澤在四十分鐘內打進5粒進球。良好的競技狀態，令克洛澤再次入選國家隊，隨隊出征巴西世界盃。
2014年，36歲的克洛澤第四次參加世界盃。在次戰德國隊對陣加納隊的比賽中，比分落後的情況下，主帥勒夫想到了坐在替補席上的克洛澤，臨危受命替補出場的克洛澤沒有辜負主帥對他的信任，攻入了一粒重要的進球，這粒進球既穩定了軍心，也追平了羅納爾多的世界盃進球紀錄，克氏空翻最後一次出現在世界盃的舞臺上，這次的空翻，雖然不完美，但卻依然令人激動。世界盃半決賽，克洛澤在十二年後再遇巴西，也許是巧合，也許是冥冥註定，在解說席上的羅納爾多和全場巴西球迷的注視下，首發出場的克洛澤在第23分鐘打進歷史性的1球，讓他以16粒進球超越巴西前鋒羅納爾多的15個進球，成為了世界盃歷史上進球最多的球員。當他被換下時，字幕打出：米洛斯拉夫·克洛澤，世界盃歷史第一射手。
12年後再次進入決賽的德國隊也終償所願，時隔二十四年，再次捧起金盃，而克洛澤在世界盃上的傳奇故事，也迎來了最完美的結局。
2014年9月7日，克洛澤卸下十三年的戎裝，正式告別國家隊。從2002年到2014年，四屆世界盃十二年的時間，克洛澤的退役，不僅是一個傳奇故事的結束，也是一代人青春的逝去。36歲，137次出場，71粒進球，德國隊歷史第一射手，世界盃歷史第一射手。 還有一項神奇的紀錄：只要克洛澤破門，德國隊未嘗敗績。
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