Borja Mayoral feierte im November 2013 in zwei Freundschaftsspielen gegen Deutschland sein Debüt in der spanischen U-17 Nationalmannschaft. Mit der spanischen U19 gewann er die Europameisterschaft 2015 durch ein 2:0 im Endspiel gegen Russland. Mayoral erzielte im Laufe des Turniers drei Tore, darunter das 1:0 im Finale, und wurde Torschützenkönig. Im Zuge der Qualifikation zur U-21-EM 2017 debütierte der erst 18-jährige Borja Mayoral am 7. Oktober 2015 gegen Schweden in der spanischen U21.