Giménez was in juni en juli 2013 met Uruguay –20 actief op het WK –20 in Turkije. Hij debuteerde op 11 september 2013 onder bondscoach Óscar Tabárez in het Uruguayaans voetbalelftal, in een WK-kwalificatiewedstrijd tegen Colombia. Uruguay won met 2–0 met de toen achttienjarige Giménez in de basiself. Giménez maakte op vrijdag 15 juni het enige doelpunt van de wedstrijd in het eerste duel van Uruguay op het WK 2018, in Jekaterinenburg tegen Egypte. Hij kopte in de 89ste minuut raak na een vrije trap vanaf de rechterflank. Hij kwam uiteindelijk in vier van de vijf WK-duels van Uruguay in actie tijdens de eindronde. Giménez was basisspeler van Uruguay op de Copa América 2016, Copa América Centenario en Copa América 2019.