2005 debütierte Bourousis in der Griechischen Basketballnationalmannschaft und nahm an der Europameisterschaft in Serbien teil. Dort erreichte er mit seiner Mannschaft die Goldmedaille und schlug u. a. im Finale Deutschland mit 78:62. Bei der Basketball-Europameisterschaft 2009 erreichte der mittlerweile zum Stammspieler aufgestiegene Bourousis den dritten Platz und Bronzemedaille.