Aránguiz maakte op 19 januari 2010 zijn debuut in het Chileens voetbalelftal, toen er met 2-1 gewonnen werd van Panama. De middenvelder mocht in de basis beginnen en speelde het gehele duel mee. Zijn eerste doelpunt maakte hij op 2 juni 2012, tegen Bolivia. Aránguiz maakte deel uit van de selectie van bondscoach Jorge Sampaoli op het wereldkampioenschap voetbal 2014 in Brazilië, zijn eerste eindtoernooi. Hij speelde mee in alle vier wedstrijden en was een van de twee doelpuntenmakers in de gewonnen groepswedstrijd tegen titelverdediger Spanje (0–2). Aránguiz nam in 2015 met Chili deel aan de Copa América in eigen land. Chili won voor het eerst het toernooi. Aránguiz speelde alle wedstrijden en maakte twee doelpunten in de wedstrijd tegen Bolivia (eindstand 5–0). In de finale tegen Argentinië op 4 juli 2015 was hij een van de strafschoppennemers in een beslissende penaltyreeks. Zowel hij als de drie andere Chilenen benutten hun strafschoppen. Aránguiz won in 2016 ook de Copa América Centenario met zijn landgenoten. De finale was opnieuw tegen Argentinië en de beslissing viel weer na strafschoppen. Aránguiz schoot er ook deze keer een raak. Ook op de Copa América 2019 was Aránguiz weer basisspeler in alle zes de wedstrijden van de Chilenen.