Ansu Fati mógł reprezentować Portugalię, ponieważ jego dziadkowie urodzili się w kolonialnej Gwinei Portugalskiej.
We wrześniu 2019, szesnastoletni wówczas Fati otrzymał hiszpańskie obywatelstwo. 11 października 2019 został powołany do reprezentacji Hiszpanii U-21. 15 października tego samego roku zadebiutował w „La Rojita”.
20 sierpnia 2020 został powołany przez Luisa Enrique do „seniorskiej” reprezentacji Hiszpanii na mecze z reprezentacją Niemiec i Ukrainy, rozegrane w ramach Ligi Narodów UEFA. 3 września 2020 zadebiutował w „La Roja”. 6 września 2020 strzelił swojego pierwszego gola w reprezentacji Hiszpanii i jednocześnie został najmłodszym strzelcem w historii tej reprezentacji.
Statystyki Klubowe (aktualne na 3 maja 2025) Klub Sezon Liga Liga Puchar kraju Puchar ligi EuropaUwzględniono:Liga Mistrzów UEFA – 20 (3)Liga Europy UEFA – 8 (2) Inne RazemMeczeBramkiMeczeBramkiMeczeBramkiMeczeBramkiMeczeBramkiMeczeBramki FC Barcelona 2019/2020 Primera División 24 7 3 0 – 5 1 1 0 33 8 2020/2021 7 4 0 0 – 3 1 0 0 10 5 2021/2022 10 4 1 0 – 3 1 1 1 15 6 2022/2023 36 7 5 2 – 8 0 2 1 51 10 2023/2024 3 0 0 0 – 0 0 0 0 3 0 2024/2025 6 0 1 0 – 4 0 0 0 11 0 Ogólnie 86 22 10 2 0 0 23 3 4 2 123 29Brighton & Hove Albion (wyp.)2023/2024Premier League 19 2 1 0 1 0 6 2 – 27 4 W karierze 105 24 11 2 1 0 29 5 4 2 150 33