Completar a seguinte frase: O 7 de outubro de 2015, Mayoral debutou co equipo sub-21 nun partido de cualificación contra Georgia para o
Campionato de Europa de 2017; substituíu a Samu Castillejo cunha hora xogada, e nove minutos despois converteu a asistencia de Saúl Ñíguez nunha vitoria de regreso de 5-2. Marcou un hat-trick fóra de casa contra Irlanda do Norte U21 no Grupo 2 da seguinte campaña de clasificación para a Eurocopa U21.