Deulofeu ha pasado por todas las categorías juveniles de la selección nacional, con las que ha disputado 83 partidos y anotado 31 goles. Con ellas se ha proclamado a nivel continental, subcampeón sub-17 en 2010, bicampeón sub-19 en 2011 y 2012 y subcampeón sub-21 en 2017. Debutó como internacional absoluto en 2014, habiendo disputado cuatro encuentros con la .