Roberto Dueñas nahm mit Spanien an der U-22-EM 1996 teil und scheiterte erst im Finale an Litauen. Sein Debüt für die A-Nationalmannschaft feierte er am 15. Juni 1997 in einem Freundschaftsspiel gegen Griechenland. Sowohl bei der Europameisterschaft 1997 als auch bei der Weltmeisterschaft 1998 war Dueñas Teil des Spanischen Aufgebots und beendete beide Turniere auf dem fünften Platz. Seinen größten Erfolg feierte er bei der EM 1999, wo er mit seiner Mannschaft erst im Endspiel mit 56:64 an Italien scheiterte und Silber holte. Sowohl bei den Olympischen Spielen 2000 in Sydney als auch 2004 in Athen war Roberto Dueñas Teil des spanischen Kaders, ein weiterer Podiumsplatz sollte ihm aber nicht gelingen.