Osorio 2003. július 13-án, egy Brazília elleni CONCACAF-aranykupa-mérkőzésen mutatkozott be a mexikói válogatottban. A 2005-ös konföderációs kupában az elődöntőben kihagyott egy büntetőt, ami miatt Mexikó kiesett. Ott volt a 2006-os világbajnokságon és a 2010-es tornán is számított rá a válogatott.