Năm 2006, ở tuổi 20, Ochoa được huấn luyện viên Ricardo Lavolpe gọi vào đội tuyển Mexico tham dự World Cup 2006 ở vị trí thủ môn thứ ba. Năm 2007, Ochoa tham dự Cúp Vàng CONCACAF 2007 và Copa América 2007. Ngày 28 tháng 3 năm 2009, anh có trận đấu đầu tiên tại vòng loại World Cup 2010 với Costa Rica. Tại World Cup 2010, anh là thủ môn dự bị số hai cho thủ môn kỳ cựu Oscar Pérez.