2008. február 2-án debütált az izlandi válogatottban. Részt vett a 2011-es U21-es labdarúgó-Európa-bajnokságon, ahol Izland csoportjában a harmadik helyen végzett, és ahol Gunnarssont a fehéroroszok elleni mérkőzésen kiállították. 2014. október 10-én Litvánia ellen szerezte első válogatott gólját. Csapatkapitánya volt annak a csapatnak, amely az ország történetében először kvalifikálta magát egy nagy tornára. A 2016-os labdarúgó-Európa-bajnokságon a későbbi győztes Portugália ellen 1–1-es döntetlent értek el, a mérkőzés után azonban hiába kért mezcserét Cristiano Ronaldótól, a portugálok csapatkapitánya azt elutasította. Június 27-én az Anglia elleni nyolcaddöntőben 2–1-es győzelemhez segítette csapatát.