Morata nastoupil do 34 zápasů v mládežnických týmech Španělska, přispěl k vítězství na Mistrovství Evropy do 19 let v roce 2011 a na Mistrovství Evropy do 21 let v roce 2013. V seniorské reprezentaci debutoval v 2014, byl součástí týmu na Euru 2016.