Suarez zagrał w dziewięciu głównych międzynarodowych turniejach dla Urugwaju.
Był wyrzucony z boiska na Mistrzostwach Świata w 2010 roku ćwierćfinału, kiedy w ostatniej minucie dogrywki uderzył w linię, uniemożliwiając Ghanie awans do półfinału.
Były napastnik Sunderlandu, Asamoah Gyan, nie trafił w kolejny rzut karny, a Urugwaj wygrał serię rzutów karnych i po raz pierwszy od 40 lat dotarł do półfinału Pucharu Świata.
W 2011 roku Suarez poprowadził Urugwaj do zwycięstwa w Copa America w Argentynie, zajmując drugie miejsce w turnieju z czterema golami jako drugi najlepszy strzelec turnieju.
Na Mistrzostwach Świata w 2014 roku strzelił dwa gole, które pomogły Urugwajowi pokonać Anglię w fazie grupowej, ale opuścił fazę pucharową po otrzymaniu czteromiesięcznego zakazu ugryzł włoskiego obrońcę Giorgio Chielliniego w ostatnim meczu grupowym swojej drużyny.
Suarez został również ukarany zawieszeniem na dziewięć meczów w reprezentacji i opuścił Copa America 2015.
„Przeżyliśmy trudne chwile. Było ich wiele” – powiedział Suarez podczas konferencji prasowej na temat przejścia na emeryturę. „Osobiście było mi gorzej po moim ogromnym błędzie w 2014 roku. Ale nie mam nic do zarzucenia”.
Suarez zagrał na Mistrzostwach Świata w 2018 i 2022 roku, a także wystąpił w pięciu edycjach Copa America.
