Martín Cáceres jugó cuatro Mundiales con la Selección mayor de Uruguay y en los doce partidos que disputó en Copas del Mundo enfrentó a varios de los mejores delanteros de su generación.
“Respecto a lo que es Cáceres como individualidad, creo que en estos momentos es de los jugadores más importantes que tengo en la Selección; tengo un problema (su ausencia) muy difícil de resolver, como si no tuviera a Luis Suárez”, expresó el Maestro Óscar Tabárez en marzo de 2013 sobre el polifuncional y veloz defensa que tuvo una gran trayectoria con la Celeste entre 2007 y 2022.
En Sudáfrica 2010
Para Sudáfrica 2010, Cáceres estuvo ausente por lesión en los primeros partidos y debutó enfrentando en semifinales a Países Bajos, cuyos jugadores de ofensiva fueron Arjen Robben, Wesley Sneijder, Dirk Kuyt y Robin Van Persie.
Jugando ambos a pierna cambiada, el uruguayo tuvo buenos duelos en ese encuentro ante Robben (el diestro Cáceres ocupó el lateral izquierdo en la Celeste y el zurdo Robben fue puntero derecho en el equipo europeo).
Países Bajos ganó 3 a 2, y Uruguay debió enfrentar en el partido por el tercer puesto ante Alemania. Cáceres volvió a ser titular y en este caso tuvo como delanteros rivales a Thomas Müller, Mesut Özil y Cacau.
En Brasil 2014
En el Mundial de Brasil 2014, Cáceres fue titular en los cuatro partidos de la Celeste. En la fase de grupos, se midió por ejemplo con los ingleses Raheem Sterling, Wayne Rooney, Danny Welbeck y Daniel Sturridge, y los italianos Mario Balotelli, Ciro Immobile y Antonio Cassano.
Luego de perder 3 a 1 en el debut ante Costa Rica, Uruguay le ganó 2 a 1 a Inglaterra (doblete de Luis Suárez), 1 a 0 a Italia (gol de Diego Godín) y se clasificó a octavos de final, donde perdió 2 a 0 con Colombia (doblete de James Rodríguez; Teófilo Gutiérrez y Jackson Martínez conformaron en ese partido la dupla colombiana en ataque).
En Rusia 2018
El Pelado volvió a jugar todos los partidos de la Celeste en Rusia 2018, en este caso cinco encuentros. En los primeros dos, jugó como lateral izquierdo, y en los siguientes tres como lateral derecho.
Mohamed Salah no pudo jugar en el partido entre Egipto y Uruguay por la primera fecha del Grupo A, pero en la tercera etapa Cáceres sí debió intentar controlar al centrodelantero ruso Artem Dzyuba.
En octavos, fue el turno de Portugal, selección que tuvo en ofensiva a Cristiano Ronaldo, Gonçalo Guedes, Bernardo Silva y João Mário. André Silva y Ricardo Quaresma ingresaron desde el banco en el equipo luso.
Uruguay ganó 2 a 1 (dos goles de Edinson Cavani), y en cuartos de final perdió 2 a 0 con Francia, en cuyo ataque estuvieron Olivier Giroud, Kylian Mbappé y Antoine Griezmann. Con su camiseta número 22, Cáceres volvió a completar el partido, por lo que en el final también enfrentó a Ousmane Dembélé, quien ingresó al minuto 87.
En Qatar 2022
Y en Qatar 2022, Cáceres fue titular como lateral derecho en el primer partido ante Corea del Sur, cuyo capitán fue Son Heung-Min. La Celeste empató 0 a 0.
Ese fue el último partido del Pelado con la Selección Uruguaya.