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 ved 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.