Nel 2009 partecipa alla FIFA Confederations Cup 2009 in Sudafrica arrivando in semifinale contro gli Stati Uniti. Sempre in Sud Africa nel 2010 viene convocato per il mondiale, e dimostra di essere il giocatore chiave della difesa assieme al compagno di club Carles Puyol. Gioca da titolare tutte le partite del torneo arrivando a conquistare contro i Paesi Bassi l'ambito trofeo. Viene scelto dal CT della Nazionale Spagnola Vincente del Bosque per partecipare al campionato europeo del 2012, che vincerà per 4-0 in finale contro l'Italia, arrivando così, a 25 anni, a vincere tutte le competizioni possibili. Partecipa anche alla FIFA Confederations Cup 2013 in Brasile, dove rimedia un'espulsione nella finale, persa contro i padroni di casa, e al campionato mondiale di calcio 2014 dove la Spagna è uscita ai gironi.