Торес дебютира през септември 2003 със своя национален отбор, и бележи дебютния си гол на 28 април 2004 г. срещу Италия. По-късно през същото лято е в състава на Испания за Евро 2004. След 2 години участва и в Световното първенство по футбол през 2006 г. и бележи 3 гола. Той се превръща в ключов играч през 2008 г. на Европейското първенство по футбол, когато бележи 2 гола, един от тях е победният гол на финала срещу Германия. През 2010 г. става световен шампион с Испания (бележи 1 попадение). През 2012 г. също получава повиквателна за Европейското първенство по футбол, там печели отново титлата с Испания, както и Златната обувка с 3 гола (един от които е вкаран на финала). Други играчи също имат по 3 гола, но Торес ги бележи за по-малко изиграни минути.