2003年に開催されたトゥーロン国際大会で優勝を果たし、同年8月20日に行われたカザフスタン戦でルイス・フィーゴとの交代で途中出場し代表デビュー。EURO2004のメンバーに選出され、グループリーグ初戦のギリシャ戦は1-2で敗れたが、代表初ゴールを記録し、2-1で勝利した準決勝のオランダ戦でもゴールを挙げた。チームは準優勝し、大会のベストイレブンに選出された。決勝の相手は開幕戦と同じギリシャであり、敗れた際には人目もはばからず涙を流し続けた。同年に開催されたアテネオリンピックにもポルトガル代表として出場した。ワールドカップでは、7月1日に行われた準々決勝のイングランド戦では、マンチェスター・ユナイテッドのチームメイトであったウェイン・ルーニーがリカルド・カルヴァーリョを踏みつけたとして退場処分となったが、ルーニーの退場後にロナウドがポルトガルのベンチに向かってウインクする映像が映し出されたことにより、イギリスのメディアはロナウドの抗議がオラシオ・エリソンドの判断に影響を与えたのではないかと推測した。しかし、試合後にロナウドは、ルーニーは友人であるし、退場させるための行動は取っていないと話した。7月4日にはエリソンドが、レッドカードはルーニーの反則に対してであって、ロナウドとルーニーの諍いに対して出したのではないと話した。後々軽率な発言であった事を弁明しているが、試合内容も含めたイギリスメディアの過剰な反応に対して感傷的になってしまった上に、ファンの反感を推察し「所属クラブではもう走れないかもしれない」と移籍を仄めかし、スペインのマルカ紙にレアル・マドリードに移籍したいと話したと伝えられた。それに対しアレックス・ファーガソンは、ナーバスになっていたロナウドを説得し、ルーニーとの間のわだかまりを解消するためにカルロス・ケイロスに話をさせた。ロナウドは残留し、2007年4月には契約を5年延長した。ロナウドは準決勝のフランス戦ではブーイングを浴び、イングランドのファンのインターネット上の行動により、ベスト・ヤング・プレイヤー賞の受賞を逃すことになった。インターネットの投票は選手のノミネートに影響を与えるだけであったが、FIFAの技術委員会はルーカス・ポドルスキに賞を与え、ロナウドの試合中の振る舞いがその決定の理由の一因になったと話した。22歳の誕生日の2日後の2007年2月7日に行われたブラジルとの親善試合で初めてキャプテンを務めた。これは、その試合の2日前に亡くなったポルトガルサッカー連盟のカルロス・シルヴァに追悼の意を示しての行動であった。これについてルイス・フェリペ・スコラーリは、「キャプテンを務めるには余りに若いが、今は亡きシルヴァ氏がロナウドをキャプテンにするように意思表示をしていた」と話した。EURO2008の予選ではエウゼビウシュ・スモラレクに次ぐ8ゴールを挙げたが、本大会では1ゴールに終わり、準々決勝でドイツに敗れた。大会後にカルロス・ケイロスが監督に就任し、新キャプテンに指名された。キャプテンとして臨んだワールドカップでは、グループリーグ初戦のコートジボワール戦、第2戦の北朝鮮戦、第3戦のブラジル戦と3試合連続で大会選定のマンオブザマッチに選出された。北朝鮮戦では代表では1年4ヶ月ぶり、ワールドカップ2大会連続となる得点を挙げた。しかし、決勝トーナメント1回戦でスペインに0-1で敗れたため、同大会での得点はその1ゴールのみに終わった。EURO2012では大会最注目の選手とされたものの、グループリーグ初戦のドイツ戦を0-1と敗戦し、第2戦のデンマーク戦では決定機を逃し批判の対象となった。しかしグループリーグ第3戦のオランダ戦では2得点を上げて逆転勝利に貢献し、マンオブザマッチに選出された。チームの決勝トーナメント進出に貢献した。準々決勝ではチェコと戦い、ゲームを支配しながらもなかなか得点を奪えず苦しい状況になりつつあったが、79分に自身のヘディングでのゴールで膠着状態を破り、結局そのゴールが決勝点となった。準決勝の相手はEURO2008、2010年W杯とビッグトーナメントを2大会連続で制し、また、前回のW杯では敗戦を喫したスペインと対戦することになる。この試合ではレアル・マドリードで同僚のセルヒオ・ラモスと幾度となくマッチアップを繰り返すがロナウドは決定的な場面を作れず、結局試合はPK戦へともつれ込む。PK戦ではロナウドは5番目のキッカーの予定だったが、自身に出番が回ってくることなくこの大会を去ることになる。同大会3得点は得点ランキング1位タイだった。10月16日の北アイルランド戦で代表通算100試合出場を達成したことにより、欧州サッカー連盟から表彰を受けた。ルーカス・ポドルスキ、クリステン・ヴィークマエに次ぐ史上3番目の若さで通算100試合を達成した。2013年9月6日の北アイルランド戦では代表戦初のハットトリックを達成。このハットトリックで代表通算43得点とし、エウゼビオを抜いてポルトガル代表歴代2位となった。同年11月15日、11月19日のスウェーデンとのワールドカップ予選プレーオフではポルトガルの全4得点を挙げる活躍で、ポルトガルの4大会連続となるワールドカップ出場に大きく貢献。セカンドレグではハットトリックを決め代表通算47得点とし、ペドロ・パウレタに並びポルトガル代表歴代1位タイとなった。2014年3月5日のカメルーンとの親善試合で2得点を挙げ、単独1位となった。2014年のワールドカップ本大会では開幕前に故障を抱えていたが、グループリーグのアメリカ戦では後半ロスタイムに同点ゴールをアシストする。さらにガーナ戦ではワールドカップ3大会連続得点となる決勝ゴールを挙げ同試合のマン・オブ・ザ・マッチに選出されるも、チームはグループリーグで敗退した。2014年11月14日のUEFA EURO 2016予選、アルメニア戦で決勝点を挙げ、予選と本大会を合わせたUEFA欧州選手権での通算得点数を23とし、歴代最多得点記録を更新した。2016年6月14日に行なわれたUEFA EURO 2016初戦のアイスランド戦で代表通算127試合目の出場となり、フィーゴの持つ最多記録に並んだ。続く6月18日のオーストリア戦にも出場し、記録を更新した。しかしこの試合でロナウドはPKを失敗し、スコアレスドローに終わった。敗れるとポルトガルの敗退が決まるグループリーグ第3節のハンガリー戦では、ハンガリーに3度リードを許すも2ゴール1アシストの活躍で引き分けに持ち込みポルトガルのグループリーグ突破を決めた。7月6日、準決勝のウェールズ戦で1得点1アシストを記録し、マン・オブ・ザ・マッチに選出された。7月10日、決勝のフランス戦では前半25分で負傷交代するも、チームは1-0で勝利し優勝を果たす。自身も大会を通じて3ゴール（2位タイ）、3アシスト（3位）の結果を残し、シルバーブーツを受賞。大会のベストイレブンにも選出された。また同大会のハンガリー戦でEURO本大会17試合目の出場となり歴代最多記録を更新するとともに、EUROの4大会で得点を挙げた初の選手となり、準決勝のウェールズ戦での得点によりミッシェル・プラティニの持つEURO本大会の通算得点記録（9得点）に並んでいる。EURO 2016決勝での負傷から復帰した2016年10月7日のワールドカップ予選・アンドラ戦では代表では初となる1試合4得点を記録した。2017年3月25日のワールドカップ予選・ハンガリー戦では2得点を記録し、自身の代表通算得点数を70に伸ばした。FIFAコンフェデレーションズカップ2017では初戦のメキシコ戦ではリカルド・クアレスマの先制点をアシストし、続くロシア戦では決勝点を挙げる。ニュージーランド戦ではPKで先制点を記録し3試合連続でマン・オブ・ザ・マッチに選ばれた。またニュージーランド戦での得点により自身の代表通算得点数を75に伸ばし、シャーンドル・コチシュに並び欧州歴代2位に浮上した。2017年8月31日のフェロー諸島戦ではハットトリックを記録し代表通算得点数を欧州史上単独2位となる78得点に伸ばした。2018年6月15日のワールドカップのグループリーグのスペイン戦でハットトリックを達成した。33歳130日でのワールドカップハットトリックは史上最年長記録となり、スペイン相手にワールドカップでハットトリックを決めた史上初の選手にもなった。更に史上4人目となる4大会連続ゴールも記録した。2戦目となるモロッコ戦でも前半4分にコーナーキックにヘディングで合わせて先制点を記録。代表通算得点を85得点とし、フェレンツ・プスカシュの持つ欧州歴代最多得点記録を更新するとともにアリ・ダエイに次いで代表最多得点記録単独2位となった。決勝トーナメント1回戦のウルグアイ戦では無得点に終わりポルトガルも敗退したが、この試合で脚を負傷し交代したウルグアイのエディンソン・カバーニに肩を貸したスポーツマンシップが話題となった。2019年6月5日、UEFAネーションズリーグの準決勝でスイス戦でハットトリックを達成し、ポルトガルは6月9日に行われた決勝のオランダ戦にも勝利し、2016年の欧州選手権に続きヨーロッパにおける公式な代表タイトルを獲得した。9月10日、UEFA EURO 2020予選のリトアニア戦では4得点を挙げ、代表通算8度目のハットトリックを達成し、EURO予選での史上最多得点者となったほか、史上初めて異なる40カ国の代表を相手にゴールを決めた選手となった。10月14日のウクライナ戦にて後半27分にPKで得点を奪い、ヨーゼフ・ビカン、ロマーリオ、ペレ、プスカシュ、ゲルト・ミュラーに次いで世界のサッカー史上6人目となるキャリア通算700得点を記録した。