Asensi speelde 41 wedstrijden in het Spaans nationaal elftal, waarin hij zeven doelpunten maakte. Zijn debuut was op 23 februari 1969 tegen België. Op 15 juni 1980 speelde de aanvaller tegen wederom België zijn laatste interland. Asensi behoorde tot de Spaanse selecties voor het WK 1978 in Argentinië en het EK 1980 in Italië.