Albiol membuat debut untuk pasukan kebangsaan Sepanyol pada 13 Oktober 2007, pada perlawanan kelayakan UEFA Euro 2008 menentang Denmark, Sepanyol menang 3-1. Pada UEFA Euro 2008, beliau bermain dua perlawanan iaitu menentang Sweden dan Greece.

Jurulatih baru skuad kebangsaan, Vicente del Bosque memasukkan Albiol dalam skuad Piala Konfederasi FIFA 2009 di Afrika Selatan. Beliau mula bermain untuk Sepanyol ketika membelasah New Zealand, 5-0.

Albiol juga termasuk dalam skuad Piala Dunia FIFA 2010 tetapi beliau tidak dapat bermain akibat cedera pada menjalani latihan.[10] Beliau juga termasuk dalam skuad Euro 2012 tetapi tidak dapat bermain pada sebarang perlawanan.

Albiol termasuk dalam senarai akhir skuad Piala Dunia 2014.[11] Beliau bermain untuk Sepanyol pada kejohanan dunia itu pada perlawanan terakhir peringkat kumpulan menentang Australia. Walaupun menang ke atas Australia 3-0, Sepanyol tetap tersingkir daripada kejohanan itu selepas tewas dua kali berturut-turut kepada Belanda dan Chile.