Dídac Vilà nahm 2009 mit der spanischen U-20-Nationalmannschaft an der U-20-Fußball-Weltmeisterschaft teil. Nachdem man gegen Venezuela, Nigeria und Tahiti souverän das Achtelfinale erreicht hatte, verlor Spanien dort allerdings mit 1:3 gegen Italien. Vilà kam nur im Gruppenspiel gegen Venezuela zum Einsatz. Mit der U-21-Nationalmannschaft gelang ihm dafür der Gewinn der U-21-Fußball-Europameisterschaft 2011.