Alonso, sem leikur með Real Madrid, þreytti frumraun sína með landsliðinu í 4-0 sigri gegn Ekvador í 30. apríl 2003. Hann lék alls 114 landsleiki og skoraði í þeim 16 mörk, en tvö þeirra komu í hans 100. landsleik, gegn Frakklandi í átta-liða úrslitum á EM 2012.
Alonso var í sigurliði Spánverja á EM 2008 og 2012 og HM 2010. Hann lék sinn síðasta landsleik í 3-0 sigri gegn Ástralíu á HM í Brasilíu í sumar.
Alonso hefur einnig leikið fimm leiki fyrir landslið Baska, en hann hóf ferilinn hjá Real Sociedad í Baskalandi.

I announce my retirement from international football. It's been an enormous honour for 11 great years. Sincere thanks to everyone involved.
— Xabi Alonso (@XabiAlonso) August 27, 2014