Daha önce çeşitli alt yaş kategorilerinde Arjantin forması giyen Mascherano, 2003 yılından beri Arjantin millî takımında forma giyiyor. Toplamda 73 maça çıkarken takımının 2004, 2007 ve 2011 yıllarında katıldığı üç Copa América, 2006 ve 2010 yıllarında katıldığı iki Dünya Kupası kadrolarında yer aldı. Bunların yanı sıra 2004 Atina ve 2008 Pekin olimpiyatlarında altın madalya kazanan takımın bir parçasıydı. Ayrıca Mascherano Arjantin millî takımının da bir süre kaptanlığını yaptıktan sonra bu görevi Lionel Messi ye devretmiştir.