За сениорску репрезентацију је дебитовао против Шведске када му је било само 19 година и 14 дана. Био је на списку учесника Европског првенства 2000. али није играо ни на једној утакмици. На Светском првенству 2002. је требало да буде резерва Сантијагу Канизаресу али се он повредио па је Касиљас уместо њега бранио на свим утакмицама овог првенства. У групи је Шпанија заузела прво место са све три победе. У осмини финала су избацили Републику Ирску након извођења једанаестераца, а Касиљас је зауставио три узастопна шута у пенал серији. Такмичење је Шпанија завршила у четвртфиналу након пораза од Јужне Кореје. Током 120 минута игре није било голова, а Јужна Кореја је славила након бољег извођења једанаестераца. Касињасу тада није пошло за руком да одбрани ни један пенал.