Cañellas 2008-ban mutatkozott be a spanyol válogatottban. 2013-ban világbajnokságot, 2018-ban és 2020-ban Európa-bajnokságot nyert a nemzeti csapattal. Ő volt a 2014-es Európa-bajnokság gólkirálya 50 találattal. A 2021 nyarán megrendezett tokiói olimpiáról vádlisérülése miatt maradt le.