สตีฟ ฮาร์มิสัน ได้รับเลือกติดทีมชาติอังกฤษครั้งแรกในเดือนพฤษภาคม ปี 2000 ระหว่างการทัวร์อังกฤษของทีมซิมบับเว แต่ไม่ได้ลงเล่น ในฐานะส่วนหนึ่งของ ทีมทัวร์จาก อะคาเดมีแห่งชาติของ ECBซึ่งประกอบไปด้วยแอนดรูว์ สเตราส์ , เอียน เบลล์และร็อบ คีย์ฮาร์มิสันแสดงให้เห็นถึงความสามารถของเขาอย่างชัดเจนในการทัวร์ออสเตรเลียปี 2001-02 ในเดือนสิงหาคม ปี 2002 ฮาร์มิสันได้ลงเล่นเทสต์แมตช์นัดแรกที่สนามเทรนต์บริดจ์กับอินเดีย โดยลงเล่นแทนไซมอน โจนส์ที่ ได้รับบาดเจ็บ

เดิมทีเขาขาดการควบคุมอยู่บ้าง โดยโยนลูกออกนอกเขตถึงเจ็ดครั้งติดต่อกันในแมตช์แรกของการทัวร์ออสเตรเลีย พบกับทีม ACB Chairman's XI ที่สนาม Lilac Hill ในปี 2002 อย่างไรก็ตาม ผลงานที่น่าประทับใจในภายหลังของการทัวร์ทำให้เขาได้รับเลือกเข้าสู่ทีมฟุตบอลโลก แม้ว่าเขาจะไม่ได้ลงสนามในแมตช์ใดเลยก็ตาม จากนั้นเขาได้รับสัญญาจ้างจาก ECB เป็นเวลาหกเดือน แต่สัญญาดังกล่าวไม่ได้รับการต่ออายุในเดือนกันยายนปี 2003

แม้จะมีเสียงวิพากษ์วิจารณ์จากสื่อเกี่ยวกับความสามารถของเขา แต่เขาก็ได้รับเลือกให้ติดทีมชาติอังกฤษสำหรับการทัวร์ฤดูหนาวที่บังกลาเทศและศรีลังกา ส่วนหนึ่งเป็นเพราะผู้เล่นคนอื่นได้รับบาดเจ็บฮาร์มิสันโชว์ฟอร์มยอดเยี่ยมในนัดเปิดสนามกับบังกลาเทศโดยทำได้ 9 วิกเก็ตเสียเพียง 79 รันในสนามที่เล่นยาก ก่อนที่จะได้รับบาดเจ็บที่หลังและพลาดการแข่งขันกับศรีลังกาแม้จะได้รับบาดเจ็บ แต่เขาก็ทำผลงานได้ดีพอที่จะได้รับเลือกให้ไปทัวร์ฤดูหนาวที่เวสต์อินดีส์ เขาทำได้ 7 วิกเก็ตเสียเพียง 12 รัน ทำให้เวสต์อินดีส์พ่ายแพ้ด้วยคะแนนต่ำที่สุดในประวัติศาสตร์การแข่งขันเทสต์ที่ 47 รัน ฮาร์มิสันคว้ารางวัลผู้เล่นยอดเยี่ยมประจำซีรีส์หลังจากทำได้ 23 วิกเก็ตในการแข่งขันเทสต์ทั้งสี่นัด

เมื่อทีมเวสต์อินดีส์มาเยือนอังกฤษในปี 2004 หลายคนคาดการณ์ว่าฮาร์มิสัน ซึ่งทำผลงานได้อย่างยอดเยี่ยมในซีรีส์ทดสอบ 3 นัดกับนิวซีแลนด์เมื่อต้นปี 2004 จะเป็นตัวหลักของทีมอังกฤษอีกครั้งไบรอัน ลารา กัปตันทีมเวสต์อินดีส์ ถึงกับบอกว่าอังกฤษไม่มีแผนสำรองหลังจากฮาร์มิสัน อย่างไรก็ตาม ฮาร์มิสันกลับทำผลงานได้ไม่ดีเท่าแอชลีย์ ไจล์สนักปั่นลูกบอล ใน 3 นัดแรก ก่อนที่เขาจะทำได้ถึง 9 วิกเก็ตในนัดสุดท้าย ในนัดนั้น เขายังทำผลงานได้อย่างยอดเยี่ยมด้วยการตีลูกหกแต้ม 3 ครั้ง และลูกสี่แต้ม 3 ครั้ง ในช่วงเวลาสั้นๆ ที่จบลงด้วยคะแนน 34 ไม่เอาท์ ผลงานการขว้างลูกของฮาร์มิสันในนัดนี้ทำให้เขาขึ้นไปอยู่อันดับสูงสุดของการจัดอันดับคริกเก็ตของ Pricewaterhousecoopersในปี 2004 ฮาร์มิสันทำได้ 67 วิกเก็ตในเพียง 13 นัด ด้วยค่าเฉลี่ยที่ยอดเยี่ยมถึง 23.92

ฮาร์มิสันทำผลงานได้น่าผิดหวังในการทัวร์แอฟริกาใต้ ของอังกฤษในปี 2004–05 โดยเก็บได้เพียง 9 วิกเก็ตในซีรีส์เทสต์ด้วยค่าเฉลี่ยที่สูงมากถึง 73.22 ในระหว่างซีรีส์นี้ เขาพูดอย่างตรงไปตรงมาเกี่ยวกับความคิดถึงบ้านเมื่อไปทัวร์ต่างประเทศ อย่างไรก็ตาม ผลงานที่แข็งแกร่งของเขาในการตีลูก รวมถึงคะแนนสูงสุดในอินนิงส์ที่ 42 ในเทสต์นัดที่ 3 ทำให้ผู้บรรยายบางคนตั้งข้อสังเกตอย่างไม่ล้อเล่นว่า ตอนนี้เขากำลังสร้างผลงานที่สมควรได้รับการพิจารณาให้เป็นออลราวด์ท้ายแถว แม้จะมีความผิดหวังเหล่านี้ เขาก็ยังได้รับการเสนอชื่อให้เป็นหนึ่งในห้านักคริกเก็ตแห่งปีโดยWisden Cricketer's Almanackในปี 2005 สำหรับผลงานของเขาในปี 2004 เขาได้รับการเสนอชื่อใน World Test XI โดยICC ^{[ 14 ]}

ในฤดูร้อนปี 2005 ฮาร์มิสันเป็นส่วนหนึ่งของทีมชาติอังกฤษที่ได้แอชเชสคืนจากออสเตรเลีย เขาเริ่มต้นซีรีส์ได้ดี ด้วยการเปิดเกมที่ดุดันในวันแรกของการแข่งขันเทสต์แมตช์นัดแรกโดยได้ 5 วิกเก็ต รวมถึงวิกเก็ตของริกกี้ ปอนติงกัปตัน ทีมออสเตรเลีย ^{[ 15 ]}เหตุการณ์ในอินนิงนี้ที่ฮาร์มิสันขว้าง ลูกสั้นไปโดนหน้าของ ริกกี้ ปอนติงทำให้เกิดข้อถกเถียงเนื่องจากผู้เล่นอังกฤษดูเหมือนจะไม่ใส่ใจต่ออาการบาดเจ็บของปอนติง ซึ่งฮาร์มิสันได้แสดงความเสียใจในภายหลัง^{[ 16 ]}

แม้ว่าอังกฤษจะแพ้ในการแข่งขันเทสต์แมตช์ครั้งแรก และฮาร์มิสันถูกฟลินทอฟและโจนส์ บดบังรัศมีในภายหลัง แต่เขาก็สร้างแรงกดดันและคว้าวิกเก็ตสำคัญๆ ได้ตลอดทั้งซีรีส์ ขณะที่อังกฤษพยายามกลับมา วิกเก็ตที่สำคัญและน่าทึ่งที่สุดของเขา บางคนอาจกล่าวได้ว่าเป็นลูกยอร์กเกอร์ช้าๆ ที่เขาโยนใส่ไมเคิล คลาร์กซึ่งมาร์ค นิโคลัสผู้บรรยายทางช่อง 4 บรรยาย ว่าเป็น "หนึ่งในลูกบอลที่ยอดเยี่ยม" มาร์คัส เทรสโคธิคและแอนดรูว์ ฟลินทอฟเชื่อว่าเขามีลูกบอลช้าแบบแยกนิ้วที่แย่เป็นอันดับสองในทีม รองจากฟลินทอฟ^{[ 17 ] [ 18 ]}ฮาร์มิสันยังคว้าวิกเก็ตสุดท้ายของไมเคิล คาสโปรวิชในวันถัดมา โดยจับได้หลังลูกบอลกระดอนของเจอเรนท์ โจนส์ทำให้อังกฤษชนะด้วยคะแนนเฉียดฉิวเพียงสองแต้ม^{[ 19 ]}แต่ภาพรีเพลย์แสดงให้เห็นว่ามือของคาสโปรวิชไม่ได้สัมผัสกับไม้ตีเมื่อลูกบอลโดน และกรรมการไม่ควรตัดสินว่าเขาออก^{[ 20 ]}อังกฤษเป็นทีมเต็งอย่างมากเมื่อคืนที่ผ่านมา แต่ออสเตรเลียซึ่งต้องการคะแนนมากกว่าร้อยเพื่อชนะโดยเหลือเพียงสองวิกเก็ตเกือบจะพลิกกลับมาเอาชนะได้สำเร็จด้วยความพยายามในช่วงท้ายเกมของเชน วอร์น เบรตต์ ลี และคาสโปรวิช จนกระทั่งฮาร์มิสันเข้ามามีบทบาท

ในเดือนกรกฎาคม ปี 2006 ระหว่างการแข่งขันซีรีส์กับปากีสถานฮาร์มิสันทำผลงานได้อย่างยอดเยี่ยมด้วยการเก็บ 6/19 จากการขว้างเพียง 13 โอเวอร์ในอินนิงแรก ทำให้ปากีสถานถูกไล่ต้อนจนเหลือเพียง 119 คะแนน ในอินนิงที่สอง เขาร่วมกับมอนตี พานีซาร์ เก็บ 10 วิกเก็ตอีกครั้ง โดยทำได้ 5/57 ส่งผลให้เขาสามารถทำ สถิติ เก็บ 10 วิกเก็ตในแมตช์เดียวได้เป็นครั้งแรก โดยทำได้ 11/76 ซึ่งเกิดขึ้นในแมตช์ทดสอบครั้งที่ 45 ของเขา และเป็นสถิติการขว้างที่ดีที่สุดในโอลด์แทรฟฟอร์ดนับตั้งแต่จิม เลเกอร์ทำได้ 19/90 เมื่อ 50 ปีก่อน

ระหว่างการแข่งขันICC Champions Trophy ปี 2006ฟอร์มของฮาร์มิสันตกอยู่ภายใต้การตรวจสอบและเขาถูกตัดออกจากทีมชาติอังกฤษในนัดสุดท้ายที่จะพบกับเวสต์อินดีส์ ในเดือนพฤศจิกายนปี 2006 ฮาร์มิสันเป็นผู้ขว้างลูกแรกของการแข่งขันAshes series ปี 2006–07ที่สนาม Gabbaในบริสเบนแต่พลาดท่าขว้างลูกออกไปกว้างมากจนลูกไปเข้ามือแอนดรูว์ ฟลินทอฟฟ์ที่ตำแหน่งสลิปคนที่สอง เหตุการณ์นี้โด่งดังมากจนผู้บรรยายบางคนเริ่มเรียกการขว้างลูกออกไปกว้างในลักษณะเดียวกันว่า 'แบบฮาร์มิสัน' ^{[ 21 ]}หลังจากผลงานที่ต่ำกว่ามาตรฐานอีกครั้งในแอดิเลด เขาจะกลับมามีฟอร์มที่ดีขึ้นในเพิร์ธด้วยผลงาน 4/48 ในอินนิงแรก

เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2549 สามเดือนก่อนการแข่งขันคริกเก็ตเวิลด์คัพ พ.ศ. 2550ฮาร์มิสันประกาศเลิก เล่น คริกเก็ตประเภทวันเดย์อินเตอร์เนชั่นแนล หลังจากถูกตัดออกจากทีมสำหรับการแข่งขันวันเดย์ซีรีส์ในออสเตรเลียในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2550 ฮาร์มิสันเดินทางไปแอฟริกาใต้เพื่อเล่นคริกเก็ตในประเทศก่อนที่จะเดินทางไปศรีลังกาในฐานะส่วนหนึ่งของทีมทดสอบของอังกฤษ^{[ 22 ]}อย่างไรก็ตาม หลังจากเริ่มต้นอย่างไม่ราบรื่น เขาได้รับบาดเจ็บที่หลังในวันแรกของการแข่งขันอุ่นเครื่องนัดที่สองหลังจากทำได้หนึ่งวิกเก็ต^{[ 23 ]}เขาไม่ได้ถูกรวมอยู่ในทีมสำหรับการแข่งขันทดสอบนัดแรก แต่เขาทำได้สามวิกเก็ตในการแข่งขันนัดที่สอง^{[ 24 ]}จากนั้นฮาร์มิสันก็ถูกตัดออกจากทีมทดสอบหลังจากเกมแรกของซีรีส์ที่ตามมาในนิวซีแลนด์^{[ 25 ]}เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม พ.ศ. 2551 มีการประกาศว่าฮาร์มิสันจะกลับมาเล่นคริกเก็ตประเภทวันเดย์อินเตอร์เนชั่นแนลอีกครั้งในการแข่งขันกับแอฟริกาใต้^{[ 26 ]}

เมื่อวันที่ 7 สิงหาคม 2551 ฮาร์มิสันกลับมาติดทีมชาติอังกฤษอีกครั้งในแมตช์ทดสอบนัดที่สี่กับแอฟริกาใต้ เขาทำได้ 2 วิกเก็ตเสีย 49 รัน ช่วยให้อังกฤษเอาชนะแอฟริกาใต้ได้ด้วยคะแนน 194 ในวันแรกของการแข่งขัน ลูกแรกของฮาร์มิสัน (ลูกแรกของแมตช์) เกือบจะได้วิกเก็ต (ดูภาพ) ในอินนิงแรกของอังกฤษ ฮาร์มิสันทำคะแนนสูงสุดในอาชีพการแข่งขันเทสต์แมตช์ได้ 49 คะแนนไม่เสียวิกเก็ต (59 ลูก 8 สี่) เขาทำให้เพื่อนร่วมทีมมอนตี้ พานีซาร์ออกจากการแข่งขันขณะพยายามทำคะแนนให้ถึง 50 คะแนน หลังจากจบซีรีส์ทดสอบเมื่อวันที่ 21 สิงหาคม ฮาร์มิสันกลับมาเล่น ODI อีกครั้งหลังจากถูกกัปตันทีมชาติอังกฤษคนใหม่เควิน ปีเตอร์เซน ชักชวน ในการกลับมาเล่น ODI กับแอฟริกาใต้เมื่อวันที่ 22 สิงหาคม เขาทำได้ 2 วิกเก็ตเสีย 43 รัน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการช่วยให้อังกฤษชนะการแข่งขัน

ฮาร์มิสันเสียตำแหน่งในทีมทดสอบอีกครั้งในฤดูหนาวถัดมา ระหว่างซีรีส์ในเวสต์อินดีส อย่างไรก็ตาม ในวันที่ 7 สิงหาคม 2552 หนึ่งปีหลังจากที่เขากลับมาครั้งก่อน ฮาร์มิสันได้รับเลือกให้เล่นในการทดสอบแอชเชสครั้งที่ 4 ที่เฮดดิงลีย์แทนที่แอนดรูว์ ฟลินทอฟฟ์ ที่ได้รับบาดเจ็บ ในการทดสอบครั้งนี้ เขาทำสถิติเท่ากับไมค์ แอเธอร์ตันและมอนตี้ พานีซาร์ [ ^{27 ] ใน}การทำดั๊กมากที่สุดในการทดสอบโดยชาวอังกฤษ (20) โดยถูกจับได้หลังโดยปีเตอร์ ซิดเดิลขณะที่อังกฤษพ่ายแพ้ให้กับออสเตรเลียด้วยคะแนน 102 ทั้งหมด ^{[ 28 ]}ในขณะที่แอเธอร์ตันเล่นทดสอบ 115 ครั้ง ฮาร์มิสันทำสถิตินี้ได้ในการทดสอบครั้งที่ 62 ของเขา เขายังได้วิคเก็ตของไซมอน คาติชที่ถูกจับได้ที่กัลลีด้วยคะแนนศูนย์ในโอเวอร์ที่สองของอินนิงส์ของออสเตรเลีย

เขาโยนลูกได้ดีท่ามกลางเสียงเชียร์ของผู้ชมและได้วิคเก็ตของแบรด แฮดดิน ผู้รักษาประตูชาวออสเตรเลีย ในอินนิงที่สอง ฮาร์มิสันทำได้ 19 คะแนนไม่เสียวิคเก็ตจาก 28 ลูก แต่ไม่สามารถป้องกันไม่ให้ออสเตรเลียทำคะแนนรวมได้ 445 คะแนนและคว้าชัยชนะในอินนิงนั้นได้^{[ 29 ]}ฮาร์มิสันได้ลงเล่นในเทสต์แมตช์ที่ 5 ที่สนามโอวัลในวันสุดท้ายของซีรีส์ ฮาร์มิสันได้วิคเก็ตก่อนสุดท้าย 3 วิคเก็ต รวมถึงของปีเตอร์ ซิดเดิลและสจ๊วต คลาร์กด้วยลูกโยนติดต่อกัน โดยทั้งคู่ถูกจับได้หลังจากพยายามเล่นไปทางด้านข้าง ทำให้เกิดโอกาสพิเศษที่จะคว้าแอชเชสด้วยแฮตทริก ( เบน ฮิลเฟนเฮาส์บล็อกลูกแฮตทริกได้สำเร็จ) อังกฤษชนะด้วยคะแนน 197 คะแนน ทำให้ได้ชัยชนะในซีรีส์ 2–1 ^{[ 30 ]}

Harmison ประกาศเลิกเล่นกีฬาทุกรูปแบบเมื่อวันที่ 6 ตุลาคม 2013 ^{[ 4 ]}