Jest jedynym polskim siatkarzem który grał na czterech turniejach olimpijskich (1996, 2004, 2008 i 2012). Na mistrzostwach świata 2006 wywalczył z reprezentacją srebrny medal, a ponadto otrzymał tytuł najlepszego rozgrywającego imprezy. Trzy lata później na mistrzostwach Europy zdobył z reprezentacją tytuł mistrza Europy i otrzymał tytuł najlepszego rozgrywającego imprezy. Zdobył też srebrny medal podczas Pucharu Świata 2011 i złoty medal Ligi Światowej 2012. Na mistrzostwach świata 2014 zdobył z reprezentacją tytuł mistrza świata, pierwszy od 40 lat w polskiej siatkówce. Po tym turnieju ogłosił zakończenie występów w reprezentacji Polski w której występował 20 lat. 11 września 2016 roku w katowickim Spodku podczas towarzyskiego Meczu Gwiazd (Gwiazdy Polskiej Siatkówki kontra Gwiazdy Światowej Siatkówki) odbyło się uroczyste zakończenie kariery reprezentacyjnej Pawła Zagumnego.