Gasol'i esimene võistlus Hispaania vanemate korvpallimeeskonnaga oli 2001. aasta EuroBasket turniir, pärast seda, kui ta oli varem võitnud 1998. aasta FIBA Euroopa U-18 meistrivõistluse ja 1999. aasta FIBA U-19 maailmameistrivõistluse Hispaania nooremate meeskondadega. Võistlusel võitis Gasol oma tahtmise vastu meeskondade liidri tiitli. Alates sellest ajast on Gasol olnud Hispaania meeskonnaga väga edukas, võites 2006. aasta FIBA maailmameistrivõistlust ja 2009. ja 2011. aasta EuroBasket turniire, olles valitud kõige väärtuslikumaks mängijaks kahes esimeses; ta võitis ka hõbemedaale 2003. ja 2007. aasta EuroBasketis ning 2008. aasta
ja 2012. aasta olümpiamängud. Gasol oli ka 2004. aasta suveolümpiamängude kõrgeima tulemusega mängija ja Hispaania lipu kandja 2012. aasta suveolümpiamängude avatseremoonial, asendades vigastatud Rafael Nadal. 2014. aastal nimetati Gasol FIBA korvpalli maailmameistrivõistluse 2014. aasta turniiri meeskonnale. 2015. aasta Eurobasketil nimetati Gasol võistluse parima mängijana, pärast hämmastavaid esitusi, keskmiselt 25,6 punkti ja 8,8 taganemist mängu kohta (ta oli võistluse liider punkti kohta mängu kohta ja 4. taganemises mängu kohta). Võistluse nokautmängude ajal inspireeris Gasol Hispaania tiimi, kellest puuduvad paljud tähted nagu Ricky Rubio, Juan Carlos Navarro, Álex Abrines ja tema vend Marc Gasol. Gasol tegi poolfinaalis Prantsusmaa vastu 40 punkti, mis oli poole tema meeskonna punktidest. 35-aastane mängija sai ka võistluse juhiks mängus blokeeritud laskete osas (2.3). 7. septembril 2017 sai Gasol Ungari vastu mängus FIBA EuroBasket'i kõigi aegade parimast värava tegijast, ületades Tony Parkeri 1033 punktiga. EuroBasketil sai ta kokku 1183 punkti.