Après avoir déclaré forfait pour l'euro 2005 en Serbie, où l'Espagne termine à la quatrième place, il retrouve la sélection nationale pour le Championnat du monde 2006 disputé au Japon. L'Espagne, invaincue durant sa préparation, se qualifie aisément pour les quarts de finale. Elle affronte la Lituanie et remporte la rencontre avec un écart de 22 points. Gasol apporte 25 points et 9 rebonds en 28 minutes. L'adversaire en demi-finale est l'Argentine, championne olympique, menée par Emanuel Ginóbili. Il marque 19 points et 11 rebonds en 31 minutes mais il se blesse à la trente-neuvième minute, blessure qui s'avère être une fracture du cinquième métatarse d'un pied. Il doit ainsi déclarer forfait pour la finale opposant ses coéquipiers à la Grèce, vainqueur des États-Unis dans l'autre demi-finale. Son absence transcende l'Espagne qui l'emporte 70 à 47. Pau Gasol, qui termine troisième marqueur de la compétition avec , deuxième rebondeur avec et deuxième contreur () en seulement 27 minutes, est désigné de la compétition.