Ο Ντεμιτσέλις πραγματοποίησε 51 εμφανίσεις με το εθνόσημο, εκπροσωπώντας την Αργεντινή στα Μουντιάλ 2010 και 2014 και στο Κόπα Αμέρικα 2015.