2003年8月C罗首次代表葡萄牙国家队出赛对阵哈萨克斯坦。2004年欧洲杯他随国家队出赛，首战为开幕战对阵希腊，他射入该场葡萄牙的唯一进球；在对荷兰的半决赛中更为球队首开纪录。不过可惜的是，葡萄牙队最终在决赛功亏一篑，而C罗更在球场大洒男儿泪。之后C罗在2004年8月举行的雅典奥运会再度代表葡萄牙出战。
真正让C罗扬名立万的是2006年德国世界杯。他在对伊朗的一场小组赛里射入一球，其后他还一路带领葡萄牙闯进四强。自此他的实力获得肯定，不少顶级俱乐部极力招揽这名球员，包括皇家马德里和瓦伦西亚。C罗在世界杯期间还发生过一段小插曲。代表葡萄牙出赛的他于八强遇上英格兰和其曼联队友鲁尼。在下半场一次鲁尼的犯规之中，C罗被指怂恿主裁，间接导致鲁尼出场。其后英格兰于点球大战之中不敌葡萄牙，更使克里斯蒂亚诺-罗纳尔多成为英格兰球迷攻击的对象。C罗曾为此一度要求转投皇家马德里。后因曼联极力挽留，C罗才继续留在曼联。
主教练斯科拉里在2007年2月把队长臂章交予他。这是因为前葡萄牙足协主席卡洛斯-席尔瓦的逝世，促使斯科拉里希望完成他的遗愿。卡洛斯-席尔瓦生前一直希望有一天能够看到罗纳尔多成为国家队队长，更曾经亲自要求斯科拉里这样做，而这个遗愿在他逝世后两天达成了。C罗于2007年2月6日对巴西国家队的友谊赛上以队长身份首发上场，当时他年仅22岁。
2010年世界杯欧洲区预选赛，葡萄牙对匈牙利的赛事中，C罗助攻给萨默尔奥期间，扭伤右脚足踝。由于有伤在身，C罗该届世界杯表现平平。不过在2010年世界杯G组的小组赛对朝鲜的赛事中，C罗终于在下半场取得进球，但是球队最终止步16强。
2012年欧洲杯正赛期间，葡萄牙与荷兰、德国、丹麦同居B组。C罗于小组赛最后一场梅开二度，协助葡萄牙2-1战胜荷兰，成功从死亡之组中突围晋级。1/4决赛对阵捷克，在葡萄牙久攻不下的情形时，C罗于第79分钟接队友传中大力头球破门，最终葡萄牙1-0绝杀捷克晋级半决赛。半决赛对阵西班牙，两队于120分钟内战成0-0进入点球决战，最终葡萄牙仅以点球大战2-4负于西班牙，止步于欧洲杯四强。
2014年世界杯预选赛作客北爱尔兰的赛事中，C罗首次为国家队上演帽子戏法，协助球队4-2获胜。在晋级附加赛中，在C罗包办四个进球的情况下，两回合计以4-2击败有伊布拉希莫维奇领衔的瑞典。2014年3月6日对喀麦隆的友谊赛事中，C罗攻入两球，以49球超越名宿保莱塔，成为国家队史上进球最多的球员。
2014年巴西世界杯，葡萄牙与德国、美国、加纳同居G组。C罗在世界杯比赛前遭受了左膝伤病的困扰，关于他是否能出场比赛一直是媒体和球迷关注的话题，不过C罗还是带伤打满了世界杯三场小组赛。葡萄牙最终以0-4输给德国队、2-2打平美国队、2-1战胜加纳队，与美国队同积4分，但因为净胜球少于美国队而遗憾小组出局。本届世界杯葡萄牙队可谓“伤兵满营”，而C罗也仅是在本届世界杯中打进1球和1助攻。
2016年欧洲足球锦标赛期间，C罗首场小组赛表现尚未进入状态，对手冰岛队第一次进入欧洲杯决赛圈即有上佳的发挥，整体战术和球员表现均让人眼前一亮，虽然C罗带领的葡萄牙队的攻势被冰岛队限制住，葡萄牙最后以1-1和冰岛踢平，不过也为球队保证了宝贵的一分。小组赛次轮，C罗状态仍然慢热，在对奥地利比赛中射失点球，只能和奥地利互交白卷，连续两场不胜，C罗连续两场没有进球。但在最后一场小组赛，C罗状态神勇，先以一记妙传助攻纳尼，而后还以头锤和后脚梅开二度，帮助葡萄牙以3-3逼平匈牙利。另一边，冰岛以2-1绝杀奥地利，葡萄牙成为其中一支最佳第三名晋级淘汰赛，并最终杀入了最后的决赛。决赛开场7分钟，C罗即被东道主对手法国中场球员皮埃尔踢伤，在第25分钟伤重倒地担架离场。葡萄牙失去C罗后，靠防守反击战术与高卢军团鏖战，在加时赛第109分钟由埃德尔禁区外远射建功，1-0击败法国，五盾军团历史性首夺世界大赛冠军，也弥补12年前于2004年决赛主场爆冷不敌希腊饮恨的伤痛。C罗共有3进球3助攻，收获银靴奖，赛后他将奖项让给了同样攻入3球的队友纳尼。
2018年国际足联世界杯，葡萄牙与西班牙、摩洛哥及伊朗同居B组，小组赛首场葡萄牙对阵西班牙合演“双牙会”，最终踢成3-3，C罗个人为葡萄牙贡献三个进球。开赛4分钟的进球更是自1966年后世界杯最快进球纪录，创下自己第51个帽子戏法及自己首次在国际大赛射入任意球，目前是世界杯历史上演帽子戏法年龄最大的球员。最终葡萄牙在该届世界杯比赛中，再次止步16强 。
在2020–21年欧洲国家联赛上，C罗在与瑞典的比赛中梅开二度，为葡萄牙国家队的进球达到101粒，比赛结束后，他已经成为欧洲国家队第一位进球破百的球员，而该场比赛也以2-0击败对手。2021年6月15日，2020欧洲杯，C罗在小组赛首轮对匈牙利的赛事中梅开二度，累积在欧锦赛决赛周赛事中射入11球，打破法国名宿普拉蒂尼的纪录，成为欧洲杯历史最佳射手。同时也是首位连续参与五届欧洲足球锦标赛均有进账的球员。6月23日，C罗在小组赛2-2打平法国的比赛中梅开二度打平比分，帮助球队以小组排名第三晋级八分之一决赛。整届欧洲杯C罗以5球1助攻，成功夺得欧洲杯金靴奖，这是C罗首个国际大赛的金靴奖。9月1日，2022年卡塔尔世界杯欧洲区预选赛，C罗下半场最后时刻攻入两粒进球。至此，C罗代表葡萄牙国家队正式比赛进球数达到111个，超越打入109个国家队进球的伊朗球员阿里-代伊，成为世界男足国家队历史第一射手。
2022年11月25日，卡塔尔世界杯小组赛第一轮，葡萄牙3-2击败加纳。已经37岁的C罗在比赛中主罚点球一蹴而就，打进自己在国家队的第118球，而这球也是C罗自2006年德国世界杯后连续五届世界杯都斩获进球，由此成为历史第一人。更为恐怖的是，这是C罗自2004年葡萄牙欧洲杯以来连续十届世界大赛中都取得进球。可惜在1/4决赛面对赛事黑马摩洛哥的比赛中，葡萄牙0-1不敌对手惨遭淘汰。
