Como membro da selección nacional de Grecia, Diamantidis gañou a medalla de ouro do EuroBasket en 2005; mentres ancoraba unha defensa que permitía só 59,7 puntos por partido. Tamén marcou o tres puntos que selou o destino do partido de semifinais contra Francia, só segundos antes do último toque do xogo. Tamén liderou ese torneo en asistencias, e formou parte do equipo All-EuroBasket. En 2006, xogou un papel fundamental na campaña para a medalla de prata da Copa do Mundo FIBA, con Grecia sorprendendo a Equipo EE.UU. nas semifinais, e Diamantidis terminando como líder de roubos da competición. Diamantidis tamén foi dúas veces olímpico, xa que usou as cores gregas en 2004 e 2008.
, e en ambas ocasións gañou o quinto lugar do torneo, que está empatado co mellor resultado de todos os tempos para Grecia. Sobre a base dos seus innumerables logros, foi nomeado o xogador do ano de Mister Europa pola revista deportiva italiana Superbasket en 2007. Tamén foi nomeado o Atleta masculino grego do ano en 2007.