Ο Αντώνης Φώτσης αφού πρώτα υπηρέτησε την Εθνική Νέων, με την οποία κατέκτησε το Χάλκινο μετάλλιο στο FIBA Europe Under-18 το 1998, μπήκε στην Εθνική Ελλάδας το 2001. Κέρδισε το χρυσό μετάλλιο στο Ευρωμπάσκετ 2005, το αργυρό μετάλλιο στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα το 2006, κάνοντας σπουδαία εμφάνιση στην ιστορική νίκη κόντρα στις ΗΠΑ με 101-95 έχοντας 9 πόντους και 3 ριμπάουντ, ενώ στον τελικό με την Ισπανία (47-70) είχε 7 πόντους και 3 ριμπάουντ. Επίσης κέρδισε το χάλκινο μετάλλιο στο Ευρωμπάσκετ 2009, όντας ο αρχηγός της Εθνικής. Υπήρξε αρχηγός της Εθνικής ομάδας για πέντε χρόνια από το 2009 μέχρι το 2013. Είναι ο έβδομος σκόρερ στα χρονικά της ομάδας με 1.734 πόντους έχοντας μέσο όρο 9.42 πόντους ανά παιχνίδι. Συνολικά έχει πάρει μέρος σε πέντε Ευρωμπάσκετ τα έτη 2003, 2005, 2009, 2011, 2013, δύο παγκόσμια πρωταθλήματα το 2006 και 2010 και δυο Ολυμπιάδες αυτές της Αθήνας 2004 και του Πεκίνου 2008. Πήρε μέρος επίσης σε έντεκα Τουρνουά Ακρόπολις κατακτώντας τα εννιά, ενώ βγήκε MVP τρεις φορές (2002, 2009, 2011). Με το εθνόσημο έχει συνολικά 184 αγώνες στους άνδρες, 51 στην εφήβων με 631 πόντους (μ.ο: 12.37), 18 στην νέων ανδρών και 40 στους παίδες σε 16 χρόνια.