18 Nisan 2007'de Arjantin ile oynanan hazırlık maçının 61. dakikasında Manuel Iturra'nın yerine oyuna girerek ilk kez millî formayı giydi. 2010 Dünya Kupası elemelerinde Bolivya ile oynanan maçta ilk kez hazırlık maçları dışında forma giymiş oldu. 2-0 kazandıkları maçta iki golü de kaydederek Şili için ilk gollerini attı. Elemeleri ikinci bitiren Şili, 2010 FIFA Dünya Kupası'na katıldı ve Medel de Şili kadrosuna dahil edildi. Üç grup maçında da 90 dakika forma giydi ancak iki maç üst üste sarı kart görmesi nedeniyle son 16'da Brezilya ile oynadıkları maçta forma giyemedi. Şili, maçı kaybedip elendi. 2011 Copa America kadrosunda da bulunan Medel, grup maçlarının üçünde de oynadı. Çeyrek finalde Venezuela'ya elendiler. Medel, bu maçın 82. dakikasında elle oynadığı için ikinci sarı karttan oyundan atıldı. Bu kart, Medel'in millî takım için gördüğü tek kırmızı kart oldu.