Infografis
Di level internasional, Martinelli mewakili Brasil U-23.
Gabriel Martinelli membantu Brasil memenangkan Emas Olimpiade dalam sepak bola pria di Olimpiade Musim Panas 2020.
Dia masuk dalam skuat 25 pemain senior Brasil pada 11 Maret 2022 untuk kualifikasi Piala Dunia 2022 melawan Chili dan Bolivia.
Martinelli melakukan debut internasionalnya ketika ia masuk sebagai pemain pengganti untuk Vinícius Júnior untuk bermain di 14 menit terakhir dari kemenangan 4−0 Brasil atas Cile di Stadion Maracana.
