В 2007 году вместе со сборной Чили до 20 лет занял 4-е место на чемпионате Южной Америки. Затем чилийцы заняли третье место на молодёжном чемпионате мира в Канаде. В полуфинале турнира чилийцы уступили лишь будущим чемпионам сборной Аргентины. В 2008 году Медель был признан игроком года в Чили и занял прочное место в основе национальной сборной. По итогам 2009 года, в котором сборная Чили обеспечила себе попадание на мундиаль в ЮАР, Гари Медель попал в символическую сборную Южной Америки. 4 июля 2015 года он стал победителем Кубка Америки.