Υπηρέτησε τις Εθνικές ομάδες για περισσότερα από 15 χρόνια. Αγωνίστηκε σε 208 παιχνίδια με τον εθνόσημο στο στήθος και κατέκτησε έξι μετάλλια, δύο χρυσά, δύο ασημένια και δύο χάλκινα. Το σημαντικότερο όμως είναι ότι όποτε τον χρειάστηκαν οι Εθνικές ομάδες φώναξε «παρών». Ο λόγος για τον Βασίλη Σπανούλη, ο οποίος μετά την ολοκλήρωση των υποχρεώσεων της Ελλάδας στο Ευρωμπάσκετ, ανακοίνωσε την αποχώρηση του από την Εθνική ομάδα.
Μαζί με τους Νίκο Ζήση και Γιάννη Μπουρούση αποτελούσαν την «παλιοσειρά» της Εθνικής ομάδας. Ένωναν τη «χρυσή» ομάδα του 2005 με την τωρινή των Καλάθη, Παπανικολάου, Αντετοκούνμπο, Σλούκα και των άλλων παιδιών που αποτελούν το μέλλον της Εθνικής. Ο γκαρντ του Ολυμπιακού, ωστόσο, στα 33 του χρόνια, αποφάσισε πως ήρθε η ώρα να αποσυρθεί από την Εθνική, κλείνοντας έναν μεγάλο κύκλο στην καριέρα του, όπου έζησε τεράστιες επιτυχίες με κορυφαίες το χρυσό μετάλλιο στο Ευρωμπάσκετ της Σερβίας και το ασημένιο στο Μουντομπάσκετ του 2006.
Με το εθνόσημο αγωνιζόταν από τις μικρές Εθνικές. Ξεκίνησε από την Εφήβων, με την οποία το 2000 κατέκτησε το χάλκινο μετάλλιο στο Ευρωπαϊκό πρωτάθλημα της Κροατίας. Ένα χρόνο αργότερα κατέκτησε το ασημένιο μετάλλιο στους Μεσογειακούς αγώνες και το 2002 με την Εθνική Νέων ανέβηκε στο υψηλότερο σκαλί του βάθρου στο Ευρωπαϊκό πρωτάθλημα της Λιθουανίας.
Τρία χρόνια μετά, το 2005, ο Βασίλης Σπανούλης με την Εθνική Ανδρών, πέτυχε μία από τις μεγαλύτερες επιτυχίες του Ελληνικού μπάσκετ. Για πρώτη φορά μετά το έπος του 1987, ο Λαρισαίος γκαρντ μαζί με τα άλλα παιδιά της Εθνικής, οδήγησαν την Ελλάδα στην κορυφή της Ευρώπης.
Οι επιτυχίες για τον Σπανούλη με το Εθνόσημο δεν σταμάτησαν εκεί. Το 2006 κατέκτησαν τη δεύτερη στο Μουντομπάσκετ της Ιαπωνίας, έχοντας αποκλείσει στον ημιτελικό του τουρνουά τις ΗΠΑ. Το 2009 ο Λαρισαίος γκαρντ κατέκτησε το χάλκινο μετάλλιο στο Ευρωμπάσκετ της Πολωνίας και έξι χρόνια μετά, αφού οδήγησε μαζί με τους συμπαίκτες του την Εθνική στην πρόκριση στο Προολυμπιακό τουρνουά είπε το μεγάλο «αντίο».
Τα μετάλλια που κατέκτησε με την Εθνική:
Χρυσό: Ευρωπαϊκό πρωτάθλημα U-20, Κροατία 2002
Χρυσό: Ευρωμπάσκετ, Σερβία 2005
Ασημένιο: Μεσογειακοί αγώνες, Τυνησία 2001
Ασημένιο: Μουντομπάσκετ, Ιαπωνία 2006
Χάλκινο: Ευρωπαϊκό πρωτάθλημα U-18, Κροατία 2000
Χάλκινο: Ευρωμπάσκετ, Πολωνία 2009