Рамос был выбран в состав сборной на Кубок конфедераций 2009 года в Южной Африке, где Испания заняла третье место. 3 июня 2010 года он впервые стал капитаном сборной Испании в товарищеском матче 1:0 против сборной Южной Кореи в Инсбруке.