Di María tegi oma seniori debüüdi Argentiina eest 2008. aastal 20-aastaselt ja on alates sellest ajast teeninud üle 100 võistluse, sealhulgas kaheksa suuremat turniiri. Ta tegi värava, mis võitis riigi kuld 2008. aasta olümpiamängudel, ja esines poolel, mis jõudis 2014. aasta FIFA maailmameistrivõistluse finaali, 2015. aasta Copa América ja Copa América Centenario
, ja võitis 2021. aasta Copa América.