Mascherano heeft 147 wedstrijden gespeeld voor het Argentijnse nationale team en is de tweede speler met de meeste doelpunten in de geschiedenis van het land (na Lionel Messi). Vanaf zijn debuut in 2003 tot zijn pensionering in 2018 vertegenwoordigde hij de natie bij vijf Copa América-toernooien en eindigde als tweede in 2004.
, 2007, 2015 en 2016 en vier FIFA Wereldbekers, en bereikte de finale in 2014. Hij won twee keer een gouden medaille op de Olympische Zomerspelen, in 2004 en 2008, en werd de eerste mannelijke voetballer die deze dubbele prestatie behaalde sinds de Hongaarse verdediger Dezső Novák in 1968. Tussen 2008 en 2011 was Mascherano aanvoerder van Argentinië.