Bacca ghi bàn thắng đầu tiên của mình cho đội tuyển quốc gia trong trận ra mắt vào ngày 11 tháng 8 năm 2010, khi Colombia gặp Bolivia tại sân Hernando Siles ở La Paz, trận đấu kết thúc bằng trận hoà 1-1. Hơn hai năm sau đó, anh ghi bàn thứ hai trong chiến thắng 3-0 trước Cameroon vào ngày 17 tháng 10 năm 2012.

Vào ngày 31 tháng 5 năm 2014, Bacca ghi bàn để đưa Colombia dẫn trước 2-0 trước Senegal, nhưng trận đấu kết thúc với tỷ số hòa 2-2. Bacca đã được chọn vào danh sách 23 người cuối cùng của tuyển Colombia tại World Cup 2014 ở Brazil chưa đầy một tuần sau đó.

Ngày 25 tháng 6 năm 2016, Bacca đã ghi bàn thắng trong trận đấu giữa Colombia gặp Mỹ với chiến thắng 1-0 tại trận tranh hạng ba của Copa América Centenario.