Con la maglia dell'Argentina l'ala di Santa Fe prese parte al Mondiale 2006, da titolare. Nella partita giocata contro il , Nocioni atterrò sul piede di un avversario e si credette che si fosse seriamente infortunato alla caviglia, ma il suo allenatore chiarì poi ogni dubbio dicendo che Andrés avrebbe giocato la partita successiva contro la . Nella partita contro la Nigeria, Nocioni guidò la sua squadra alla vittoria segnando 23 punti in soli 18 minuti di gioco senza sbagliare nemmeno un tiro. Le statistiche riportano 9 su 9 dal campo e ben 5 su 5 dalla linea dei 3 punti. L'Argentina si qualificò prima nel gruppo A del torneo, vincendo tutte e 5 le partite di qualificazione.