ב-2006, גאסול נבחר בקבוצת נבחרת ספרד לאליפות העולם ב- FIBA 2006 ביפן כתחליף לפרן ואסקז, שנבחר ב-NBA. ספרד זכתה במדליית הזהב ביפן, כמו גם באורובסקט 2009. הוא גם זכה במדליות כסף באירובסקט 2007, אולימפיאדת הקיץ 2008
, ואולימפיאדת הקיץ 2012. הוא זכה בתואר אלוף העולם השני שלו עם נבחרת ספרד באליפות העולם של FIBA 2019 בסין.