На чемпионате мира 2010 года в ЮАР 22-летний Игуаин стал автором первого хет-трика турнира, забив 3 мяча в ворота сборной Южной Кореи (4:1). Для Гонсало это был всего лишь 7-й матч в составе национальной сборной. Игуаин третий в истории, кому удалось забить 3 мяча в одном матче на чемпионате мира за Аргентину после Гильермо Стабиле (1930) и Габриэля «Батигола» Батистуты (1994 и 1998). Хет-трик Игуаина стал 49-м в истории чемпионатов мира и первым с 2002 года. В 1/8 финала в матче с Мексикой Гонсало забил ещё один мяч. В 1/4 финала аргентинцы были разгромлены немцами 0:4 и покинули чемпионат.