托雷斯也是西班牙國家足球隊的成員，於2003年對葡萄牙首次上陣。他是國家隊中上陣超過100場以及第三名最多入球球員。托雷斯參與了西班牙國家隊7次主要國際賽事，包括2004年歐洲國家盃、2006年世界盃、2008年歐洲國家盃、2010年世界盃、2012年歐洲國家盃、2013年洲際國家盃、2014年世界盃。他在2004年未能入球，但在2006年世界盃射入3球。托利斯與西班牙一起奪得2008年歐洲國家盃，射入兩球，其中一球是決賽中唯一一個入球，2010年更奪得世界盃冠軍。托利斯與西班牙一起奪得2012年歐洲國家盃，射入3球，其中一球是決賽入球，成为欧洲杯最佳射手且成为连续两届欧洲杯决赛都进球的第一人。