En 2006, Gasol foi nomeado para o equipo nacional de España para o Campionato do Mundo FIBA 2006 en Xapón como substituto do recrutado da NBA Fran Vázquez. España gañou a medalla de ouro en Xapón, así como no EuroBasket 2009. Tamén gañou medallas de prata no EuroBasket 2007, os Xogos Olímpicos de 2008.
, e os Xogos Olímpicos de 2012. Gañou o seu segundo título de campión do mundo co equipo español no Campionato do Mundo FIBA 2019 en China.