2012 aasta suveolümpiamängudel võistles Peillat rahvuskoondises. Gonzalo võitis 2014. aasta maailmameistrivõistlustel pronssmedali.
Ta oli turniiri parim värava tegija 10 väravaga ja võitis kuldmedali 2015. aasta Pan-Ameerika mängudel Torontos, Ontario, Kanada. Tema parim saavutus oli 2016. aasta suveolümpiamängudel, kus ta võitis Argentiina eest kuldmedali. Ta tegi turniiril 11 väravat ja sai kõrgeimaks väravatäitjaks. Pärast argentiina peatreener German Orozcoga tekkinud vaidlust 2019. aasta jaanuaris võttis Peillat puhkuse Argentina rahvuskoondist.