В 1998 году в товарищеском матче против сборной Англии Фуэнтес дебютировал за сборную Чили. В 2001 году Луис принял участие в розыгрыше Кубка Америки. На турнире он сыграл в матчах против сборных Эквадора, Венесуэлы и Мексики.