Ha estado en dos mundiales (Alemania 2006 y Sudáfrica 2010), dos eurocopas (la de 2008 y 2012) y en una Copa Confederaciones, la de Sudáfrica 2009. Asimismo, tiene en su haber las dos eurocopas y el Mundial conquistado por España.

En este tiempo, ha anotado 11 goles con la Selección en los 80 partidos que ha jugado, algunos de ellos muy importantes y por todos los aficionados recordados.

Su debut con la Selección española ocurrió en 2006, el 1 de marzo, en partido amistoso ante Costa de Marfil. Cesc Fábregas maravilló en aquel debut a sus 18 años, la edad más joven desde hacía 70 años.

El centrocampista participó en uno de los tantos de España que venció (3-2) a los costamarfileños. Brindó la asistencia de gol a Villa, que marcó de cabeza el primer tanto español.

Su primergol con la Selección española lo anotó Cesc el 10 de junio de 2008, en la victoria española 4-1 ante Rusia en la primera fase de la Eurocopa 2008.

Pero su carrera está marcada por haber anotado dos penalties decisivos y haber batido, en unas circunstacias dramáticas, a dos porteros: al italiano Buffon y al portugués Rui Patricio.

En 2008 anotó el quinto gol en la tanda de penaltis contra Italia, en los cuartos de final en la Eurocopa 2008, aquel memorable 22 de junio. «Tenía esta intuición. Esta tarde lo estaba pensando. Toni me dijo que tirara el segundo y le he dicho que no. Tenía este presentimiento. La vida me da otra oportunidad como esta y es increíble», afirmó Fábregas aquel día.

Luego, en la semifinal contra Rusia, dio dos pases de gol, lo que ayudó a que España jugara la final del Campeonato de Europa, que ganó 1-0 contra Alemania. Fue elegido en el equipo ideal y empezó a labrar su fama de "rey de la asistencia".

En la Copa Mundial de Fútbol 2010, celebrada en Sudáfrica, Cesc jugó con la camiseta 'número 10', y dio la asistencia para el gol de Andrés Iniesta en la final disputada en el estadio Soccer City de Johannesburgo, a falta de tres minutos para el final del partido.

Al acabar el torneo publicó en Twitter una entrada alusiva en la que describía sus sentimientos: "Campeones del mundo. Se dice pronto. Un fuerte abrazo para todos".

El 27 de junio de 2012, Fábregas volvió a ser decisivo en la tanda de penaltis que enfrentó a España con Portugal en la Euro 2012, anotando, como ya sucediera 4 años antes, el penalti clave de la tanda que clasificaría a España, esta vez, a la final.

Cesc es uno de los jugadores que mejor encarna el espíritu de la Selección del que es un gran defensor: "Eso (el buen ambiente en el equipo) no lo va a cambiar nunca nadie", dijo en cierta ocasión.

El propio Vicente del Bosque ha destacado siempre lo mucho que aporta al equipo con una frase breve pero contundente: "Fábregas nos ha enriquecido".