Cambiasso membuat penampilan senior pertamanya untuk Argentina pada tahun 2000. Dia mengambil bahagian dalam Piala Konfederasi FIFA 2005. Pada 15 Mei 2006, dia dinamakan dalam skuad Argentina untuk Piala Dunia FIFA 2006. Pada tahun berikutnya, dia mewakili negaranya dalam Copa América 2007, dimana Argentina layak ke perlawanan lahir sebelum tewas kepada Brazil.