גאסול השתתף עם נבחרת ספרד באליפות העולם בכדורסל הראשונה שלו ב-2002. גם בטורניר זה הוא המשיך לבסס את מעמדו כשחקן המוביל של הנבחרת, כאשר סיים במקום השישי בדירוג הקולעים המצטיינים של הטורניר עם 19.1 נקודות בממוצע למשחק. הוא סייע לנבחרתו להגיע לרבע גמר הטורניר ולסיים במקום החמישי. באליפות אירופה ב-2003 העפיל גאסול עם ספרד עד לגמר הטורניר וזכה במדליית הכסף. הוא סיים כמלך הסלים של האליפות עם 25.8 נקודות למשחק, ונבחר פעם נוספת לחמישיית הטורניר.