Lần đầu tiên Silva xuất hiện ở đội tuyển Tây Ban Nha cùng Cesc Fabregas là ở giải FIFA U-17 World Championship tổ chức vào năm 2003 ở Phần Lan, ghi 3 bàn. Vào năm 2006, anh trở thành một tuyển thủ U21 và ghi 4 bàn ở giải FIFA World Youth Championship vào năm 2005; đó là đủ để anh lọt vào top 4 trong danh sách ghi bàn hàng đầu cùng tiền đạo của Ý là Graziano Pellè.

Silva có lần ra sân đầu tiên ở đội tuyển quốc gia là trong trận giao hữu thua 0-1 trước Romania vào ngày 15 tháng 11 năm 2006.[7] Anh tiếp tục được gọi vào đội tuyển sau những đóng góp lớn ở những trận đầu tiên. Vào ngày 22 tháng 8 năm 2007, Silva ghi 2 bàn cho đội tuyển bóng đá quốc gia Tây Ban Nha trong chiến thắng 3-2 trước đội tuyển bóng đá quốc gia Hi Lạp. Sau đó anh được triệu tập vào đội hình dự giải Euro 2008.

Trong trận bán kết gặp đội tuyển bóng đá quốc gia Nga, Silva ghi bàn thứ ba sau một pha phản công nhanh khi Fabregas tạt cánh cho anh và cầu thủ này đệm lòng chính xác vào lưới Igor Akinfeev.[8]

Sau kì World Cup 2018 không thành công của đội tuyển Tây Ban Nha (thất bại trước chủ nhà Nga ở chấm penalty ở vòng 16 đội), David Silva tuyên bố chia tay đội tuyển quốc gia sau 12 năm gắn bó, tổng cộng anh đã thi đấu 125 trận và ghi được 35 bàn thắng.