Ở cấp độ đội tuyển quốc gia, Butragueño chơi 69 trận cho Tây Ban Nha và ghi 26 bàn, thành tích đứng thứ 6 trong lịch sử đội tuyển. Ông tham dự Euro 84 và cùng Tây Ban Nha vào tới trận chung kết. Butragueño là cầu thủ chủ chốt của Tây Ban Nha tại World Cup 1986, trong đó có trận để đời gặp Đan Mạch khi ghi 4 bàn giúp đội nhà giành thắng lợi 5-1.