Jako członek reprezentacji Grecji, Diamantidis zdobył złoty medal na EuroBasket w 2005 roku, jednocześnie utrzymując obronę, która pozwoliła na zdobycie zaledwie 59,7 punktów na mecz. Zaliczył również trzy punkty, które przypieczętowały los półfinałowego meczu przeciwko Francji, zaledwie kilka sekund przed końcowym dzwonkiem meczu. Prowadził również ten turniej w asystach i był częścią drużyny All-EuroBasket. W 2006 roku odegrał kluczową rolę w kampanii zdobywania srebrnego medalu Mistrzostw Świata FIBA, w której Grecja oszołomiła Team USA w półfinale, a Diamantidis zakończył jako lider w turnieju. Diamantidis był również dwukrotnym olimpijczykiem, ponieważ nosił greckie kolory w 2004 i 2008 roku.
, a przy obu okazjach zdobył piąte miejsce w turnieju, które jest równe z najlepszym wynikiem w historii Grecji. Na podstawie swoich niezliczonych osiągnięć został uznany za Mister Europę Gracza Roku przez włoski magazyn sportowy Superbasket w 2007 roku. W 2007 roku został uznany za greckiego męskiego sportowca roku.