34-åringen har varit en nyckelspelare i det amerikanska landslaget i 15 år och har åtta VM-guld och ett OS-guld på meritlistan.
"Jag är evigt tacksam för lärdomarna, minnena och relationerna som byggts", säger hon i ett uttalande på amerikanska ishockeyförbundets hemsida.
Hon har gjort sammanlagt 130 matcher för landslaget, vilket är flest landskamper någonsin av en back. Bellamy är en av två amerikanska landslagsspelare genom tiderna som tagit åtta VM-guld.
"Kaceys ledarskap, fokus och tävlingsinstinkt kommer att saknas mycket", säger Pat Kelleher, vd för amerikanska ishockeyförbundet.