Mascherano mängis Argentiina rahvuskoondises 147 korda ja on riigi ajaloos (pärast Lionel Messi) teine kõige rohkem mänginud mängija. Alates debüüdi 2003. aastal kuni pensionile jäämiseni 2018. aastal esindas ta riiki viiel Copa América turniiril, lõpetades 2004., 2007., 2015. ja 2016. aastal teisena.
, ja neli FIFA maailmameistrivõistlust, jõudes 2014. aasta finaali. Ta võitis kaks korda kuldmedali suveolümpiamängudel, 2004. ja 2008. aastal, olles esimene meesjalgpallur, kes saavutas selle topeltvõidu pärast Ungari kaitsjat Dezső Novák'i 1968. aastal. Aastatel 2008-2011 oli Mascherano Argentina kapten.