Capdevila har spilt for det spanske herrelandslaget 17 ganger. Første gang var den 16. oktober 2002 i en vennskapskamp mot Paraguay i Logroño i La Rioja i Spania som endte 0-0. 17. november 2007 skåret han sitt første mål i internasjonal sammenheng i en landslagskamp mot Sverige på Estadio Santiago Bernabéu.
Han ble utvalgt av landslagstrener Luis Aragonés til å spille for Spania under EM i Østerrike og Sveits 2008.
29. juni 2008 ble Capdevila sammen med resten av sitt lag europamester etter seier i finalen mot Tyskland. To år senere ble han verdensmester under VM i fotball 2010.