Gamarra spillede over en periode på 14 år 110 kampe for Paraguays landshold. Han debuterede for holdet i marts 1993 i et opgør mod Bolivia, og spillede sin sidste landskamp i oktobber 2006, da paraguayanerne spillede uafgjort mod Australien i en venskabskamp. Han repræsenterede sit land ved to VM-slutrunder, VM 1998 i Frankrig og VM 2002 i Sydkorea/Japan. Ved førstnævnte markerede han sig som en dominerende spiller på det paraguayanske hold, der nåede 1/8-finalen, hvor man tabte til de senere mestre fra Frankrig efter forlænget spilletid. Gamarra blev efterfølgende udtaget til turneringens "All-Star"-hold af FIFA. Han var også med til at vinde sølv ved OL 2004 i Athen.