Er war von 2004 bis 2007 Stammtorwart der Nationalmannschaft und bestritt 51 Länderspiele. Höhepunkt war die Teilnahme an der Weltmeisterschaft 2006. Dort blieb die Schweiz in allen Gruppenspielen ohne Gegentor. Nachdem auch das Achtelfinale nach einem 0:0 ins Elfmeterschiessen ging, hielt Zuberbühler den ersten Elfmeter. Dennoch gewann die Ukraine, da die Schweiz keinen Elfmeter verwandelte. Es war das erste Mal, dass eine Mannschaft ohne Gegentor aus einer Weltmeisterschaft ausschied. Im Februar 2008 entschied der damalige Schweizer Nationaltrainer Jakob Kuhn, dass Zuberbühler nur die Nummer zwei im Aufgebot der Schweiz für die EM 2008 in Österreich und der Schweiz sei und Diego Benaglio während des Turniers im Schweizer Tor stehen würde.