২০১০ সালের বিশ্বকাপ ফুটবলে আর্জেন্টিনা দলে জায়গা পান আগুয়েরো। গ্রুপ পর্বের দ্বিতীয় খেলায় দক্ষিণ কোরিয়ার বিপক্ষে তার অভিষেক হয়। খেলার ৭৫তম মিনিটে কার্লোস তেবেসের বদলি হিসেবে নামেন তিনি। খেলায় গঞ্জালো হিগুয়েইনের তৃতীয় গোলে তিনি সহায়তা করেন। আর্জেন্টিনা খেলায় ৪–১ ব্যবধানে জয়লাভ করে। তবে কোয়ার্টার ফাইনালে জার্মানির বিপক্ষে হেরে যাবার ফলে আর্জেন্টিনাকে প্রতিযোগিতা থেকে বিদায় নিতে হয়।

২০১০ ফিফা বিশ্বকাপ
২০১৩–১৪ মৌসুম
২০১০–১১ মৌসুম
২০০৭ ফিফা অনূর্ধ্ব-২০ বিশ্বকাপ