Am 13. Juli 2001 feierte Pérez bei der Copa América 2001 im Spiel gegen Bolivien sein Debüt in der uruguayischen A-Nationalmannschaft. 2004 und 2007 nahm er mit der Celeste erneut an der Copa América teil. 2010 gehörte er zum Aufgebot Uruguays bei der in Südafrika ausgetragenen Weltmeisterschaft. Hier stand er in allen Spielen Uruguays in der Startformation. Auch gewann er als Teil des uruguayischen Teams die Copa América 2011. Er nahm mit Uruguay am FIFA-Konföderationen-Pokal 2013 teil und belegte den vierten Rang. Bei der Weltmeisterschaft 2014 in Brasilien gehörte er erneut dem Aufgebot Uruguays an.