Jiménez won in 2012 met Mexico het voetbaltoernooi van de Olympische Zomerspelen 2012. Hij debuteerde op 30 januari 2013 in het Mexicaans voetbalelftal. Op die dag werd met 1–1 gelijkgespeeld tegen Denemarken. De spits moest van bondscoach José Manuel de la Torre op de bank beginnen en viel in de tweede helft in voor Aldo de Nigris. In 2013 werd hij opgeroepen voor de Confederations Cup. Tijdens de eerste twee duels kwam hij als invaller binnen de lijnen en het laatste duel leverde hem een basisplaats op. Op 9 mei 2014 werd bekendgemaakt dat Jiménez onderdeel uitmaakte van de Mexicaanse selectie voor het wereldkampioenschap voetbal 2014 in Brazilië. Op dat toernooi, dat voor Mexico de achtste finale als eindpunt had, speelde Jiménez alleen mee in de groepswedstrijd tegen gastland Brazilië (0–0): na 84 minuten liet bondscoach Miguel Herrera hem Giovani dos Santos vervangen. In juni 2015 was Jiménez een van de vaste spelers in het elftal van Mexico op de Copa América 2015 in Chili. Mexico eindigde op de laatste plaats in de groepsfase. Jiménez maakte twee doelpunten, in de wedstrijd tegen het gastland (eindstand 3–3) en het afsluitende groepsduel tegen Ecuador (eindstand 1–2). Hij maakte een jaar later ook deel uit van de Mexicaanse ploeg op de Copa América Centenario en mocht één keer invallen op het WK 2018. Jiménez won met Mexico de Gold Cup 2019. Hij scoorde dat toernooi vijf keer, waaronder het enige doelpunt van de wedstrijd in de halve finale tegen Haïti.