Felipe Reyes spielte schon als Junior erfolgreich für die spanische Nationalmannschaft. Im Jahr 1998 gewann er mit den Junioren Gold bei der Europameisterschaft, 1999 folgte der Junioren-Weltmeistertitel. Am 17. August 2001 feierte Reyes sein Debüt für die A-Nationalmannschaft in einem Freundschaftsspiel gegen Israel. Mit seinem Land gewann er bislang einmal Gold bei der Basketball-Weltmeisterschaft (2006), zweimal Gold (2009, 2011), zweimal Silber (2003, 2007) und einmal Bronze (2001) bei Europameisterschaften sowie die Silbermedaillen bei den Olympischen Spielen 2008 in Peking und 2012 in London. Mit acht Medaillen bei Großereignissen ist er, zusammen mit Pau Gasol und Juan Carlos Navarro, einer der erfolgreichsten Spieler in der Geschichte des spanischen Basketballs.