Alonso zadebiutował w kadrze Hiszpanii w kwietniu 2003 roku, w meczu z Ekwadorem. Przez 11 lat wystąpił w 113 spotkaniach, zdobywając 16 bramek. Z "La Furia Roja" zdobył mistrzostwo świata i dwukrotnie mistrzostwo Europy.
Były gracz Liverpoolu zrezygnował z gry w kadrze po nieudanych dla Hiszpanów Mundialu w Brazylii. Alonso zdobył bramkę z rzutu karnego w pierwszym meczu grupowym z Holandią, otwierającą wynik spotkania. Zespół z Półwyspu Iberyjskiego ostatecznie został pokonany aż 1:5. Było to ostatnie trafienie Xabiego w drużynie narodowej.
"Ogłaszam zakończenie kariery reprezentacyjnej. To był niesamowity zaszczyt występować przez te 11 wspaniałych lat. Serdecznie dziękuje wszystkim zaangażowanym" - napisał na Twitterze 32-letni zawodnik Realu.