2008年4月，15岁的郭艾伦入选2008届国家少年队，并随队前往德国和荷兰参加邀请赛。
2009年，郭艾伦被选入中国篮协成立的篮球特体队。同年11月，他作为队长率领国青队在首届U16亚洲青年男篮锦标赛上以8战8胜的优异成绩夺得冠军，个人场均得分达到19.3分、5.5个篮板和2.6次抢断。
2010年，在U17世青赛上，郭艾伦以中国队队长的身份8场比赛7次得分超过20分，其中对阵埃及的比赛得到30分，创下世青赛单场最高分纪录。他场均得到22.4分，毫无争议地获得世青赛得分王，同时场均5.5次助攻排在第三位，帮助中国队历史性获得第七名。
2010年7月24日，在姚基金慈善赛上，郭艾伦完成了国家队的首秀，得到11分、5个篮板和5次助攻。8月25日，17岁的郭艾伦凭借出色表现入选国家队大名单，赴土耳其参加世锦赛，成为国家队历史上最年轻的队员。10月26日，中国篮协公布参加亚运会的男篮名单，郭艾伦遗憾地未能入选。
2012年7月10日，伦敦奥运会12人名单公布，郭艾伦成功入选。在伦敦奥运会上，他场均贡献3.3分。
2013年，郭艾伦入选男篮亚锦赛大名单。在第五名争夺战中，他得到21分，帮助中国队战胜卡塔尔。
2014年5月，伤愈复出的郭艾伦加入国奥队，并开始训练。6月6日，他重回国家队并在首场比赛中得到19分，帮助中国队在热身赛中击败澳大利亚。9月24日，郭艾伦在亚运会上完成了自己的首秀，全场得到9分、2篮板、3助攻和2抢断。
2015年7月，郭艾伦率领国奥队参加2015国际男篮挑战赛。9月，他入选男篮亚锦赛阵容，最终帮助球队夺冠并入选最佳阵容。
2010年11月10日，郭艾伦与辽宁盼盼俱乐部签订了一份5年合同，作为国家队队员特殊进入CBA。12月12日，在对阵青岛男篮的比赛中，郭艾伦完成了CBA的首秀，17分钟内得到10分和2篮板。
2011年3月19日，在CBA全明星星锐赛中，郭艾伦全场得到28分、8篮板和6助攻，帮助北方队以96-83战胜南方队，并获得星锐赛MVP。
2012年2月18日，郭艾伦再次在CBA全明星星锐赛中得到30分，带领北方队以105-88战胜南方队，蝉联星锐赛MVP。在同日的全明星技巧挑战赛中，他战胜曾令旭获得冠军。
2012-2013赛季，郭艾伦场均得分达到16.1分，创职业生涯新高，帮助辽宁队进入季后赛。他在评选中击败了其他球员，荣获最快进步奖。
2013年全明星赛上，郭艾伦以39秒的成绩再次获得技巧挑战赛冠军。
2013-2014赛季，郭艾伦在常规赛出战两场后因右手手腕骨折而赛季报销，直到季后赛才复出。
2014年1月，郭艾伦获得了2012-2013赛季最佳组织后卫的荣誉。
2014-2015赛季，郭艾伦场均得到13.7分和5.1个篮板，率领辽宁队重返总决赛，这是他们七年来首次达到这一成就。在总决赛第六场比赛中，辽宁队以98-106不敌北京队，无缘冠军，郭艾伦得到15分、2篮板和2助攻，并在比赛中因崴脚而离场。
2015年10月28日，辽宁男篮官方宣布与郭艾伦完成续约，合同为期2年。
2015-2016赛季，郭艾伦入选CBA全明星赛北区首发阵容，并带领辽宁队以31胜7负的常规赛冠军身份进入季后赛。在总决赛中，他场均得到16.2分和4.4助攻，尽管如此，辽宁队仍因场内外的诸多不利因素而未能夺冠，最终获得队史上的第六次亚军。
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