Mierzący 213 cm wzrostu koszykarz od lat jest podporą hiszpańskiej drużyny narodowej (debiutował w 2001). Zdobywał z nią medale ME (brązowy w 2001 i srebrny dwa lata później), brał udział w MŚ 2002 i IO 2004. W 2006 Hiszpania zdobyła złoty medal mistrzostw świata, choć Gasol odniósł kontuzję w meczu półfinałowym z Argentyną i nie zagrał w finale. Nie przeszkodziło mu to w znalezieniu się w najlepszej piątce turnieju, ogłoszono go również najlepszym graczem (MVP) mistrzostw, jednak z powodu urazu stracił początek sezonu w NBA – na parkiety wrócił dopiero w grudniu. Rok później zdobył srebrny medal mistrzostw Europy, a w 2008 srebro igrzysk olimpijskich. W 2009 Hiszpania pod jego wodzą zdobyła mistrzostwo Europy, Gasol został wybrany do pierwszej piątki oraz MVP imprezy. W 2011, razem z reprezentacją Hiszpanii ponownie został mistrzem Europy, kolejny raz został wybrany do pierwszej piątki turnieju.