Gamarra a jucat pentru echipa națională a Paraguayului de 110 ori, marcând 12 goluri, din 1993 până în 2006, reprezentând echipa la 10 turnee majore și a fost căpitanul echipei în ultima parte a carierei sale. El este al doilea cel mai jucător cu cele mai multe meciuri de națională, recordul său fiind rupt de Paulo da Silva în 2013. Gamarra a jucat pentru Paraguay la trei Cupe Mondiale FIFA (1998, 2002 și 2006), cinci turnee Copa America (1993, 1995, 1997).
, 1999 și 2004), și de două ori la Jocurile Olimpice de Vară (1992 și 2004, cu Paraguayul care a câștigat medalii de argint în ultima). Gamarra a fost desemnat fotbalistul paraguayan al anului în 1997 și 1998, și a fost, de asemenea, inclus în echipa de turneu a Cupei Mondiale FIFA din 1998.