Ngày 20 tháng 5 năm 2010, Pedro được huấn luyện viên Vicente del Bosque triệu tập vào đội tuyển Tây Ban Nha tham dự World Cup 2010 tại Nam Phi.[72] Ngày 29 tháng 5, anh có trận đấu đầu tiên cho đội tuyển trong trận đấu với Ả Rập Saudi.[73]

Ngày 8 tháng 6 năm 2010, trong trận giao hữu cuối cùng trước giải đấu với Ba Lan, Pedro có được bàn thằng quốc tế đầu tiên trong sự nghiệp.[74] Tại giải đấu này anh có năm lần được ra sân (trong đó có ba lần từ ghế dự bị) và đặc biệt được đá chính 60 phút trong Trận chung kết Giải vô địch bóng đá thế giới 2010 gặp Hà Lan. Tây Ban Nha giành chiến thắng 1-0 và có được danh hiệu vô địch thế giới lần đầu tiên trong lịch sử.[75]

Hai năm sau đó, Pedro tiếp tục có tên trong danh sách 23 cầu thủ Tây Ban Nha tham dự Euro 2012.[76] Tại giải đấu này, anh không có cơ hội đá chính và chỉ vào sân từ ghế dự bị. Trong trận tứ kết với Pháp, anh vào sân ở phút 65 đã đem về quả phạt đền mà từ đó Xabi Alonso ấn định tỉ số 2-0 cho Tây Ban Nha.[77] Trong trận chung kết, anh vào sân thay cho David Silva từ phút 59. Tây Ban Nha đã giành chiến thắng 4-0 trước Ý để bảo vệ thành công chức vô địch.[78] Tại Cúp Liên đoàn các châu lục 2013, Pedro là người đầu tiên ghi bàn tại giải đấu cho Tây Ban Nha khi mở tỉ số trong chiến thắng 2-1 trước Uruguay.[79]

Pedro có được cú hat-trick đầu tiên cho đội tuyển trong chiến thắng 4-0 trước Belarus tại vòng loại World Cup 2014.[80] Tại World Cup 2014, Pedro có hai lần ra sân, trong đó được đá chính trong trận thua Chile 2-0.[81] Tại Euro 2016, anh chỉ có hai lần vào sân từ ghế dự bị trong trận đấu vòng bảng với Cộng hòa Séc và vòng 1/16 với Ý.