A nivel internacional, Vidal se convirtió en el primer chileno en jugar una final de Liga de Campeones. Es internacional absoluto con la selección chilena, además de ser su quinto máximo goleador histórico (32 goles en 121 partidos disputados). Ha disputado dos Mundiales de la categoría mayores en 2010 y 2014, más otro mundial en categoría sub 20, en el que obtuvo el tercer lugar en 2007. El 4 de julio de 2015 se consagró campeón de la Copa América 2015. Además, anotó 3 goles y formó parte del equipo ideal del torneo. El 26 de junio de 2016 se consagró campeón de la Copa América Centenario EE.UU. 2016. Además, anotó 2 goles y formó parte del equipo ideal del torneo.