Gamarra spillede 110 gange for Paraguay, hvor han scorede 12 mål, fra 1993 til 2006, repræsenterede holdet i 10 store turneringer og var kaptajn for holdet i den sidste del af sin karriere. Han er den anden mest spillede spiller i landsholdet, hans rekord blev brudt af Paulo da Silva i 2013. Gamarra optrådte for Paraguay på tre FIFA World Cup turneringer (1998, 2002 og 2006), fem Copa América turneringer (1993, 1995, 1997).
, 1999 og 2004), og to gange ved de olympiske sommerlege (1992 og 2004, hvor Paraguay vandt sølvmedaljer i sidstnævnte). Gamarra blev udnævnt til årets paraguayanske fodboldspiller i 1997 og 1998, og blev også inkluderet i 1998 FIFA World Cup Team of the Tournament.