Marco Asensio telah menapaki jejak yang kuat bersama Timnas Spanyol. Dia memulai perjalanan bersama Timnas Spanyol U-19 dan U-21. Asensio merupakan bagian dari kekuatan utama Timnas Spanyol U-19 saat memenangi Piala Eropa U-19 pada 2015 lalu. 

Performa apiknya saat itu berbuah penghargaan Golden Player. Tampil dalam seluruh laga di Piala Eropa U-19 dan mengoleksi lima gol. Termasuk mencetak brace di partai semi final melawan Prancis.

Saat ini, Asensio menjadi andalan di Timnas Spanyol U-21. Di babak kualifikasi Piala Eropa U-21, Asensio mencetak dua gol dari lima pertandingan.

Performa apiknya bersama Timnas Spanyol U-19 itu pun berbuah debut bersama Timnas Senior Spanyol di laga persahabatan kontra Bosnia 29 Mei 2016. Saat ini, Asensio sudah mengantongi 3 caps bersama Tim Matador.