Papalukàs va ajudar la selecció grega a guanyar un títol d'Eurobàsquet el 2005, així com una medalla de plata al Campionat del Món de la FIBA del 2006. Sempre que jugava amb la selecció ho feia eixint des de la banqueta. Va ser nomenat membre del millor quintet de la competició en ambdues competicions. Papalukàs va participar en dos Jocs Olímpics, el 2004 i el 2008, en els quals Grècia va finalitzar en cinquena posició en les dues ocasions. El 2006 va ser nomenat per la FIBA Jugador Masculí Europeu de l'Any.