Andika mwendelezo wa aya hii - Cavani alifunga bao katika mechi yake ya kwanza ya Uruguai dhidi ya Colombia mnamo 6 Februari 2008, na tangu wakati huo amepata mechi 123 na kufunga mabao 53 ya kimataifa, nyuma tu ya mshirika wa mgomo Luis Suárez kati ya wachezaji wa kimataifa wa Uruguai. Ameshiriki katika mashindano tisa makubwa ya kimataifa: Kombe la Dunia la FIFA mnamo 2010, 2014 na 2018, Copa América mnamo 2011, 2015, 2016
, 2019 na 2021, na FIFA Confederations Cup mwaka 2013. Alifunga mara moja kwenye Kombe la Dunia la 2010 kusaidia Uruguay kuchukua nafasi ya nne kwenye mashindano hayo, na mnamo 2011 alikuwa sehemu ya kikosi cha Uruguay kilichoshinda taji la kumi na tano la Copa América. Alimaliza kama mshambuliaji bora wa CONMEBOL 2018 World Cup kufuzu na mabao kumi.