Arbeloa har representert Spania på U15, U16, U17, U19 og U21 nivå, men aldri Spanias hovedlag. Arbeloa ble kalt inn i troppen til kampen mot Frankrike, men måtte melde forfall pga. en kneskade. Senere fikk han sjansen for a-laget da han kom inn og spilte de siste femten minuttene for Sergio Ramos i privatkampen mot Italia.