Dia bermain untuk Argentina di Kejuaraan Dunia FIBA 2006, di mana timnya finis di tempat ke-4. Ginóbili adalah pembawa bendera untuk Argentina pada upacara pembukaan Olimpiade Musim Panas 2008, yang diadakan di Beijing, Cina. Pada turnamen basket Olimpiade Musim Panas Beijing 2008
, Argentina Ginóbili mengalahkan Lithuania untuk memenangkan pertandingan medali perunggu, meskipun penembak tidak bermain dalam pertandingan itu, setelah mengalami cedera di semifinal turnamen. Pada bulan April 2010, Ginóbili mengumumkan bahwa ia tidak akan berpartisipasi dalam Kejuaraan Dunia FIBA 2010, karena alasan keluarga. Namun ia berkompetisi untuk tim di Olimpiade Musim Panas London 2012, di mana Argentina nyaris gagal memenangkan medali perunggu, dalam pertandingan medali perunggu melawan Rusia. Ia bermain terakhirnya di Olimpiade Rio 2016, di mana Argentina menempati posisi ke-8.