V roce 2006 byl Gasol jmenován do španělského národního týmu na mistrovství světa FIBA v Japonsku v roce 2006 jako náhrada za Fran Vázqueze. Španělsko pak získalo zlatou medaili v Japonsku, stejně jako na EuroBasket 2009. Získal také stříbrné medaile na EuroBasket 2007, Letních olympijských hrách 2008
, a letní olympijské hry 2012. Svůj druhý světový titul vyhrál se španělským týmem na mistrovství světa FIBA 2019 v Číně.