Gamarra se je za paraguaysko reprezentanco igral 110-krat, od leta 1993 do 2006 je zadal 12 golov, reprezentiral je ekipo na 10 večjih turnirjih in v zadnjem delu kariere vodil ekipo. Je drugi največkrat nastopal v reprezentanci, njegov rekord pa je leta 2013 zlomil Paulo da Silva. Gamarra je za Paragvaj nastopil na treh svetovnih pokalih (1998, 2002 in 2006), petih Copa América turnirjih (1993, 1995, 1997, 1999 in 2004).
), in dvakrat na poletnih olimpijskih igrah (1992 in 2004), pri čemer je Paragvaj osvojil srebrne medalje v slednji. Gamarra je bil imenovan za paraguayanskega nogometaša leta leta 1997 in 1998, bil pa je tudi vključen v ekipo svetovnega pokala FIFA leta 1998.