Zijn goede vorm bij FC Barcelona leverde Pedro een plaats op in de Spaanse selectie voor het wereldkampioenschap 2010. Op 29 mei debuteerde Pedro voor "La Furia Roja" toen hij tegen Saoedi-Arabië (3–2) in de zestigste minuut als invaller voor Cesc Fàbregas in het veld kwam. In zijn derde interland, op 8 juni 2010 tegen Polen (6–0), maakte Pedro zijn eerste doelpunt als international. Op het WK begon hij als wisselspeler, maar in de halve finale tegen Duitsland verving de aanvaller David Villa in de basis. Ook in de met 1–0 gewonnen finale tegen Nederland was Pedro basisspeler. Hij speelde ook mee op het Europees kampioenschap 2012 en het wereldkampioenschap 2014. Op 17 mei 2016 werd hij opgenomen in de Spaanse selectie voor het Europees kampioenschap 2016 in Frankrijk. Spanje werd in de achtste finale uitgeschakeld door Italië (2–0). Dat was de enige wedstrijd van het toernooi waarin Pedro in actie kwam.