Hij speelde met Argentinië op het FIBA Wereldkampioenschap 2006, waar zijn team eindigde op de 4e plaats. Ginóbili was de vlaggensdrager van Argentinië tijdens de openingsceremonie van de Olympische Zomerspelen van 2008, die in Beijing, China, werden gehouden. Tijdens het basketbaltoernooi van de Olympische Zomerspelen van Beijing in 2008 versloeg het Argentinië van Ginóbili Litouwen om het bronzen medaillewedstrijdje te winnen, hoewel de schutter niet in die wedstrijd speelde, nadat hij een blessure had opgelopen in de halve finale van het toernooi. In april 2010 kondigde Ginóbili aan dat hij om familiale redenen niet zou deelnemen aan het FIBA Wereldkampioenschap 2010. Hij nam echter deel aan de Olympische Zomerspelen van 2012 in Londen.
, waar Argentinië nauwelijks de bronzen medaille miste, in de bronzen medaillewedstrijd tegen Rusland. Hij speelde zijn laatste internationale wedstrijden op de Olympische Zomerspelen van 2016 in Rio, waar Argentinië eindigde op de achtste plaats.