שנה לאחר מכן, זומן מונסון על ידי בילארדו לסגל ארגנטינה לקראת מונדיאל 1990 באיטליה. הוא לא שותף בהפסד המפתיע 0–1 ל בפתיחת שלב הבתים, אך שב להרכב בניצחון 0–2 על במשחק השני. במשחק האחרון של שלב הבתים פגשה ארגנטינה, עם מונסון בהרכב, את . בדקה ה-62 הגביה קפטן הנבחרת, דייגו מראדונה, כדור קרן מאגף ימין, ומונסון המשיך בנגיחה לפינה וקבע 0–1 לארגנטינה. שש דקות מאוחר יותר השיגה רומניה את השוויון, 1-1 בסיום, וארגנטינה הצליחה להעפיל לשלב הבא מהמקום השלישי. מונסון שמר על מקומו בהרכב בניצחון 0–1 על , אך ספג כרטיס צהוב בפעם השנייה בטורניר והחמיץ את רבע הגמר, בו גברה ארגנטינה בדו-קרב בעיטות עונשין על . מונסון לא שותף גם בחצי הגמר, בו שוב נזקקה ארגנטינה לפנדלים כדי להדיח את המארחת . מונסון פתח על הספסל במשחק הגמר מול , ובמחצית המשחק עלה כמחליף במקומו של אוסקר רוג'רי. בדקה ה-65 תיקל מונסון בגסות את יורגן קלינסמן, וספג כרטיס אדום ישיר מהשופט אדגרדו קודסאל בשל הגבהת הרגל מהקרקע בזמן התיקול. בכך, הפך מונסון למורחק הראשון בתולדות משחקי גמר המונדיאל. בארגנטינה האשימו את קלינסמן בתיאטרליות כאשר לנפילה הוסיף קפיצה על הדשא, שלטענתם חיזקה את דעתו של השופט להרחיק את מונסון. שנים לאחר מכן דרש מונסון את התנצלותו של קלינסמן, שסירב להתנצל בפניו. ארגנטינה נוצחה 0–1 במשחק, והחמיצה את ההזדמנות לזכות במונדיאל שני ברציפות.