I 2006 blev Gasol udnævnt til det spanske landshold til VM i Japan som erstatning for NBA-drafte Fran Vázquez. Spanien vandt guldmedaljen i Japan, samt på EuroBasket 2009. Han vandt også sølvmedaljer ved EuroBasket 2007, Sommer-OL 2008
, og Sommer-OL 2012. Han vandt sin anden verdensmesterskabstitel med det spanske hold ved 2019 FIBA World Championship i Kina.