Ο Γιάννης Μπουρούσης ήταν μέλος της Εθνικής ομάδας Νέων, με την οποία κατέκτησε το χρυσό μετάλλιο στο Ευρωμπάσκετ του 2002 στη Ρωσία. Επίσης είναι μέλος της Εθνικής ομάδας Ανδρών με την οποία κατέκτησε το χρυσό μετάλλιο στο Ευρωμπάσκετ 2005 της Σερβίας και το χάλκινο μετάλλιο στο Ευρωμπάσκετ 2009 της Πολωνίας. Συμμετείχε στους Ολυμπιακούς Αγώνες του 2008 όπου η ομάδα τερμάτισε πέμπτη. Στο Ευρωμπάσκετ του 2011 ήταν ένας από τους λεγόμενους "Τρεις Σωματοφύλακες" της Εθνικής Ομάδας και τη βοήθησε να κατακτήσει την έκτη θέση του τουρνουά, αν και αγωνιζόταν χωρίς τα μεγάλα της αστέρια. Επίσης έχει συμμετάσχει, στα Ευρωμπάσκετ του 2013, 2015 και 2017, φτάνοντας τις 7 και μάλιστα συνεχόμενες συμμετοχές σε Ευρωμπάσκετ, όντας ο δεύτερος Έλληνας πίσω από τον Γιαννάκη που σταμάτησε στα 8. Επιπλέον έχει αγωνιστεί στα Παγκόσμια κύπελλα του 2010, του 2014 ενώ συμμετείχε και στα παιχνίδια της προκριματικής φάσης καθώς και στην τελική φάση του Παγκοσμίου Κυπέλλου 2019, στην Κίνα.