Его отцепил Луис Энрике, но он рассчитывал вернуться в сборную при Де-ла-Фуэнте, тем более, что набрал превосходную форму и был лучшим в составе ПСЖ с «Баварией». Тщетно. Тренер позвонил и сказал, что в принципе не рассчитывает на центрального защитника. Ничего не оставалось кроме как объявить об окончании карьеры в Красной Фурии. 

Летом 2004 года Рамос выиграл свой первый титул со сборной. Это был чемпионат Европы 2004 года среди юношей до 19 лет. Он проводился во Франции. В финала Рохита обыграла Турцию (0-1).

Дебют во взрослой команде состоялся в возрасте 18 лет. 26 марта 2005 года он вышел в составе сборной в товарищеской встрече с Китаем (3-0). Игра проводилась в Саламанке.

12 октября 2005 года Серхио Рамос забил первый гол за Испанию. Он оформил дубль в ворота Сан-Марино (0-6).

Первый крупный турнир в составе сборной — Чемпионат Мира в Германии (2006 год). Рамос играл на позиции правого защитника и выходил в стартовом составе в 4 играх. Испания вылетела на стадии 1/8 финала от Франции.

Один из значимых голов в карьере — гол в ворота Дании в квалификационном раунде к Евро-2008. Победа позволила максимально приблизиться к финальной стадии.

Первый титул в составе Испании защитник добыл на Евро — 2008. 29 июня, Вена, Кубок Европы в руках. Гол Фернандо Торреса принес Красной Фурии первую победу с 1964 года.

Смерть Антонио Пуэрты стала ударом для Рамоса. Игроки познакомились в молодежной команде «Севильи». Празднуя победу, Серхио не забыл про друга. Он надел футболку с надписью «Всегда с нами». Кроме того, Рамос выбрал номер 15. Тот, который носил Пуэрту в единственной встрече за сборную.

В 2010 году Рамос как игрок сборной добился глобального успеха. Фурия Роха под руководством Дель Боске выиграла Чемпионат Мира в ЮАР. Гола Иньесты в дополнительное время хватило для победы над Нидерландами. На турнире Рамос стартовал в 7 играх справа.

Празднование в раздевалке. На фотографии футболисты Мадрида Рамос, Арбелоа, Касильяс и Хаби Алонсо, а также Рауль Альбиоль.

В полуфинале основное и дополнительное время со сборной Португалии завершилось вничью (0-0). Соперники пробивали пенальти. Серхио Рамос уверенно исполнил Паненку, обыграв Руя Патрисио.

1 июня 2012 года сборная Испании разгромила Италию (4-0) с голами Сильвы, Альбы, Торреса и Маты, оформив третий титул подряд. Рамос играл на позиции центрального защитника в паре с Жераром Пике.

Серхио Рамос с 3 кубками сборной Испании. 2008-12 гг — уникальные годы для национального футбола. Никому не удавалось взять международных турнира подряд

Свой сотый матч защитник провел 26 марта 2013 года. Юбилей был отменен голом в ворота сборной Финляндии. Матч проходил на стадионе «Эль-Молинон» в Хихоне.

Победная серия прервалась на Чемпионате Мира в Бразилии (2014 год). Голландцы взяли реванш за поражение в финале, и поражение от Чили в следующей игре закрыло перед Испанией проход в следующий раунд. Защитить титул не удалось.

На Евро 2016 года Красная Фурия вышла из группы за счет побед в первых двух матчах, но поражение от Хорватии отправило Испанию на рандеву с Италией (2-0). На этом путь сборной был исчерпан. На фото Рамос и Пике празднуют гол в ворота Чехии. Рамос впервые с капитанской повязкой.

Чемпионат Мира 2018 в России также складывался непросто. Испания блестяще квалифицировалась на турнир, но выстрелила себе же в ногу. Хулен Лопетеги был уволен до финального этапа, поскольку подписал контракт с «Мадридом». Испания дошла до 1/8 финала, где уступила России в серии одиннадцатиметровых.

14 ноября 2020 года сборная играла в Лиге Наций со Швейцарией. Ранее она реализовала 24 пенальти подряд, но в этот раз Ян Зоммер отразил 2 удара, в том числе от Серхио Рамоса.

31 марта 2021 года Серхио Рамос провел свой последний матч за Испанию. Он вышел на финальный отрезок против Косово, проходивший на стадионе «Ла Картуха».