В 2017 году в составе молодёжной сборной Испании Асенсио стал серебряным призёром молодёжного чемпионата Европы 2017 в Польше. На турнире он сыграл в матчах против команд Македонии, Португалии, Италии и Германии. В поединке против македонцев Марко сделал хет-трик. Это был первый хет-трик в карьере Асенсио.