Sergi Roberto có tên trong thành phần đội tuyển U17 Tây Ban Nha tham dự Giải vô địch U17 Thế giới tại Nigeria. Năm đó đội tuyển U17 Tây Ban Nha giành hạng ba chung cuộc Sergi Roberto cũng là thành viên đội tuyển xứ Catalunya từ năm 2011.Từ năm 2016, anh được triệu tập vào đội tuyển quốc gia Tây Ban Nha trong một trận đấu giao hữu.