Diamantakos durchlief alle griechischen U-Nationalmannschaften von der U-17 bis zur U-21. Mit der griechischen U-19 erreichte er in der U-19-Fußball-Europameisterschaft 2012 den zweiten Platz. Mit der U-20 spielte er im darauffolgenden Jahr bei der U-20-Fußball-Weltmeisterschaft 2013 in der Türkei, wo man im Achtelfinale mit 1:3 an Usbekistan scheiterte. Am 7. September 2014 gab er sein Debüt für die A-Nationalmannschaft Griechenlands im EM-Qualifikationsspiel gegen Rumänien.