Svjetsko prvenstvo 2007. u Njemačkoj: Hrvatska peta
Odigrao je samo jednu od deset utakmica, i to protiv Španjolske u drugom krugu 29:28 (igrao 15 minuta i postigao 1 pogodak). Nije ga bilo u ostalim utakmicama u sastavu: u skupini protiv Maroka 35:22, Južne Koreje 41:23 i Rusije 32:27, u drugom krugu protiv Danske 28:22, Mađarske 25:18 i Češke 31:29, u četvrtfinalu protiv Francuske 18:21, u razigravanju za poredak od 5. do 8. mjesta protiv Španjolske 35:27 te u utakmici za peto mjesto protiv Rusije 34:25.
Europsko prvenstvo 2008. u Norveškoj: Hrvatska srebrna
Odigrao je sedam od osam utakmica: u skupini protiv Poljske 32:27, Češke 30:26 i Slovenije 29:24, u drugom krugu protiv Danske 20:30, Crne Gore 34:26 i Norveške 23:23, u polufinalu protiv Francuske 24:23, dok ga nije bilo u sastavu u finalu protiv Danske 20:24. Postigao je ukupno 17 pogodaka.
Olimpijske igre 2008. u Pekingu (Kina): Hrvatska četvrta
Odigrao svih osam utakmica: u skupini protiv Španjolske 31:29, Brazila 33:14, Francuske 19:23, Poljske 24:27 i Kine 33:22, u četvrtfinalu protiv Danske 26:24, u polufinalu protiv Francuske 23:25 te u utakmici za treće mjesto protiv Španjolske 29:35. Postigao 24 pogotka.
Svjetsko prvenstvo 2009. u Hrvatskoj: Hrvatska srebrna
Odigrao je svih deset utakmica utakmica: u skupini protiv Južne Koreje 27:26, Kuvajta 40:21, Kube 41:20, Španjolske 32:22 i Švedske 30:26, u drugom krugu protiv Mađarske 27:22, Slovačke 31:25 i Francuske 22:19, u polufinalu protiv Poljska 29:23 te u finalu protiv Francuske 19:24. Postigao je 38 pogodaka.
Europsko prvenstvo 2010. u Austriji: Hrvatska srebrna
Odigrao je svih osam utakmica: u skupini protiv Norveške 25:23, Ukrajine 28:25 i Rusije 30:28, u drugom krugu protiv Islanda 26:26, Austrije 26:23 i Danske 27:23, u polufinalu protiv Poljske 24:21 te u finalu protiv Francuske 21:15. Postigao ukupno 25 pogodaka.
Svjetsko prvenstvo 2011. u Švedskoj: Hrvatska peta
Na posljednjem treningu uoči početka SP-a Domagoj se ozlijedio te je na SP-u igrao u sedam od devet utakmica (propustio je prvu utakmicu u skupini protiv Rumunjske 27:21, potom nije ulazio u igru protiv Alžira 26:15, igrao je protiv Australije 42:15, Srbije 24:24 i Danske 29:34, zatim u drugom krugu protiv Argentine 36:18, Švedske 25:29 i Poljske 28:24 te na kraju u utakmici za peto mjesto protiv Islanda 34:33). Postigao je 13 pogodaka, međutim, zbog problema sa uklještenjem živca malo je igrao, samo dva i pol sata.
Europsko prvenstvo 2012. u Srbiji: Hrvatska brončana
Odigrao je svih osam utakmica: u skupini protiv Islanda 31:29, Slovenije 31:29 i Norveške 26:20, u drugom krugu protiv Španjolske 22:24, Francuske 29:22 i Mađarske 24:24, u polufinalu protiv Srbije 22:26 te u utakmici za treće mjesto protiv Španjolske 31:27. Postigao je 13 pogodaka.
Olimpijske igre 2012. u Londonu: Hrvatska brončana
Odigrao je svih osam utakmica: u skupini protiv Južne Koreje 31:21, Srbije 31:23, Mađarske 26:19, Danske 32:21 i Španjolske 30:25, u četvrtfinalu protiv Tunisa 25:23, u polufinalu protiv Francuske 22:25 te u utakmici za treće mjesto protiv Mađarske 33:26. Postigao je 32 pogotka (sedmi strijelac turnira), podijelio naslov najboljeg asistenta s 35 asistencija (isti učinak je imao Šveđanin Kim Andersson) te bio najbolji u zbroju pogodaka i asistencija (67, drugi Kim Andersson sa 62...).
Svjetsko prvenstvo 2013. u Španjolskoj: Hrvatska brončana
Odigrao je svih devet utakmica: u skupini protiv Australije 36:13, Alžira 31:20, Mađarske 30:21, Egipata 24:20, Španjolske 27:25, zatim u osmini finala protiv Bjelorusije 33:24, u četvrtfinalu protiv Francuske 30:23, u polufinalu protiv Danske 24:30 te u utakmici za treće mjesto protiv Slovenije 31:26. Sa 40 pogodaka bio je drugi strijelac reprezentacije i osmi strijelac prvenstva, s 27 asistencija prvi asistent reprezentacije, a drugi prvenstva, najbolji u zbroju pogodaka i asistencija na prvenstvu (67 bodova, drugi Makedonac Kiril Lazarov sa 66...). Izabran je u najbolju momčad prvenstva.
Europsko prvenstvo 2014. u Danskoj: Hrvatska četvrta
Odigrao je svih osam utakmica: u skupini protiv Bjelorusije 33:22, Crne Gore 27:22 i Švedske 25:24, u drugom krugu protiv Francuske 25:27, Rusije 33:25 i Poljske 31:28, u polufinalu protiv Danske 27:29 i protiv Španjolske u utakmici za treće mjesto 28:29. Postigao je 36 pogodaka, bio peti strijelac prvenstva, a izabran je u najbolju momčad prvenstva (najbolji srednji vanjski).
Svjetsko prvenstvo 2015. u Kataru: Hrvatska šesta
Odigrao je osam od devet utakmica. U skupini protiv Austrije 32:30 (Domagoj 5 asistencija i 6 pogodaka za 43
minute provedene u igri), Tunisa 28:25 (3 pogotka i 2 asistencije za 51
minutu), Irana 41:22 (2 pogotka i 4 asistencije za 20 minuta) i Makedonije 29:26 (5 pogodaka i 5 asistencija za 55 minuta), dok protiv Bosne i Hercegovine 28:21 nije ulazio u igru. Zatim, igrao je u osmini finala protiv Brazila 26:25 (4
pogotka i 5 asistencija za 48 minuta), u četvrtfinalu protiv Poljske 22:24 (5 pogodaka i 3 asistencije za 50 minuta), u razigravanju za poredak od
5. do 8. mjesta protiv Njemačke 28:23 (3 pogotka i 3 asistencije
za 50 minuta) te u utakmici za peto mjesto protiv Danske 24:28 (4
pogotka za 47 minuta). Ukupno je postigao 32 pogotka (21.
strijelac prvenstva) i imao 27 asistencija (8. asistent prvenstva). Zauzeo 11.
mjesto u poretku igrača (zbroj pogodaka i asistencija).
Europsko prvenstvo 2016. u Poljskoj: Hrvatska brončana
Domagoj je osvojio s Hrvatskom brončanu medalju na EP-u u Poljskoj. Najbolji je asistent prvenstva (46 asistencije) te najbolji u zbroju pogodaka i asistencija (71 bod: 25 pogodaka i 46 asistencija). Hrvatska je dobila Norvešku u utakmici za treće mjesto s 31:24 (Domagoj 6 pogodaka i 7 asistencija za 51 minutu) nakon što je u polufinalu poražena od Španjolske s 33:29 (Domagoj 1 pogodak i 5 asistencija za 37 minuta). Na startu prvenstva Hrvatska je u skupini s dvije pobjede i jednim porazom izborila drugi krug, dok je u drugom krugu prvo dobila Makedoniju, potom izgubila od Francuske te na kraju dobila Poljsku i kao druga izborila polufinale. Hrvatska je u skupini prvog kruga dobila Bjelorusiju s 27:21 (Domagoj 5 asistencija za 37
minuta), zatim u 2. kolu izgubila od Norveške s 34:31 (Domagoj 8 pogodaka i 3 asistencije za 53 minute), a u 3. kolu bila bolja od Islanda s 37:28 (Domagoj 2 pogotka i 8 asistencija za 30 minuta). U drugom krugu je prvo bila bolja od Makedonije s 34:24 (Domagoj 2 pogotka i 3 asistencije za 34 minute), potom je s 32:24 poražena od Francuske (Domagoj 5 pogodaka i 2 asistencije za 33 minute) te na kraju dobila Poljsku s 37:23 (Domagoj 1 pogodak i 13 asistencija za 47 minuta)