Gamarra ha giocato per la nazionale del Paraguay 110 volte, segnando 12 gol, dal 1993 al 2006, rappresentando la squadra in 10 tornei importanti e capitanando la squadra durante l'ultima parte della sua carriera. È il secondo giocatore più giocato della nazionale, il suo record è stato battuto da Paulo da Silva nel 2013. Gamarra è apparso per il Paraguay in tre tornei di Coppa del Mondo FIFA (1998, 2002 e 2006), cinque tornei di Copa América (1993, 1995, 1997, 1999 e 2004).
), e due volte ai Giochi olimpici estivi (1992 e 2004, con il Paraguay che ha ottenuto le medaglie d'argento in quest'ultimo). Gamarra è stato nominato calciatore paraguaiano dell'anno nel 1997 e nel 1998, ed è stato anche incluso nella squadra del torneo della Coppa del Mondo FIFA del 1998.