Gamarra speelde 110 keer voor het nationale team van Paraguay, scoorde 12 doelpunten, van 1993 tot 2006, vertegenwoordigde het team bij 10 grote toernooien en was tijdens het laatste deel van zijn carrière aanvoerder van het team. Hij is de tweede meest gespeelde speler van het nationale team, zijn record werd gebroken door Paulo da Silva in 2013. Gamarra speelde voor Paraguay in drie FIFA World Cup-toernooien (1998, 2002 en 2006), vijf Copa América-toernooien (1993, 1995, 1997, 1999 en 2004).
), en tweemaal op de Olympische Zomerspelen (1992 en 2004, waarbij Paraguay zilveren medailles behaalde). Gamarra werd uitgeroepen tot de Paraguayaanse voetballer van het jaar in 1997 en 1998, en werd ook opgenomen in het FIFA Wereldbeker Team van het Toernooi 1998.