Den tidigare Manchester City-mannen, 30 år, vann 61 kapsyler för England efter att ha gjort sin seniordebut 2009.
Han var medlem i truppen vid två VM och två EM men spelade bara tre minuter på Euro 2016.
"Det beslut vi har kommit fram till handlar om sunt förnuft. Jag önskar Sam [Allardyce], spelarna, personalen och supportrar framgång i framtiden," Milner sade.
Milner håller också rekordet för den mest begränsade England Under-21 spelare, plocka upp 46 kapsyler efter att ha gjort sitt första framträdande 2004.
Han gjorde sitt första, och enda, internationella mål i Englands 5-0 seger över Moldavien på 2014 Fifa VM kval.
England och Liverpool mittfälter James Milner har dragit sig tillbaka från den internationella fotbollen.