Cavenaghi pelasi Argentiinan alle 20-vuotiaiden maajoukkueessa ikäluokan MM-kilpailuissa 2003 vakiokokoonpanossa Argentiinan sijoittuessa neljänneksi. Hän teki turnauksessa neljä maalia, muun muassa voittomaalin Yhdysvaltoja vastaan pelatun puolivälierän jatkoajalla. Hän pelasi Argentiinan A-maajoukkueessa neljä ottelua vuonna 2008.