Alvarez melakoni debutnya untuk Bolivia pada 31 Mei 2024 dalam pertandingan persahabatan melawan Meksiko jelang Copa America 2024.
Pertandingan debut Alvarez bersama Timnas Bolivia berlangsung di Soldier Field, Chicago, di mana timnya kalah 1-0 dari Meksiko.
Namun, Sebastian Alvarez gagal masuk dalam skuad Bolivia di Copa America 2024 setelah namanya dicoret oleh pelatih Antonio Carlos Zago.
Setelah Zago tak lagi membesut Bolivia, Sebastian Alvarez belum mendapatkan kembali kesempatan membela Timnas Bolivia yang saat ini ditangani Oscar Villegas.
