Aduriz maakte op 8 oktober 2010 zijn debuut in het Spaans voetbalelftal. In een EK-kwalificatiewedstrijd tegen Litouwen kwam hij in de tweede helft als invaller voor Fernando Llorente in het veld. Na bijna zes jaar afwezigheid bij de Spaanse nationale ploeg werd Aduriz in maart 2016 weer opgeroepen voor vriendschappelijke wedstrijden tegen Italië en Roemenië. In de wedstrijd tegen Italië wist hij meteen te scoren; hij maakte de 1–1, tevens de eindstand. Op 17 mei 2016 werd Aduriz opgenomen in de Spaanse selectie voor het Europees kampioenschap 2016 in Frankrijk. Spanje werd in de achtste finale uitgeschakeld door Italië (2–0). Aduriz werd op 12 november 2016 de oudste speler ooit die een doelpunt maakte voor het Spaanse nationale team. Op een leeftijd van 35 jaar en 275 dagen zorgde hij die dag voor de 4–0 tijdens een met diezelfde cijfers gewonnen kwalificatiewedstrijd voor het WK 2018, tegen Macedonië. In oktober 2017 speelde Aduriz zijn laatste interland voor Spanje, tegen Israël.