El 10 de octubre de 2009 jugó su primer partido como delantero de la Selección Argentina, este se jugó contra Perú y fue quien convirtió el primer gol de un partido que terminó 2-1 a favor de Argentina, Martín Palermo marcaría el segundo dejando a la Selección Argentina aún con posibilidades de participar en el Mundial de Sudáfrica 2010.
 
Diego Maradona alineó a Higuaín de titular junto a Messi en la delantera albiceleste para el último partido de clasificación frente a Uruguay. Higuaín fue sustituido por Mario Bolatti que marcaría el gol haciendo que el partido que jugó Higuaín fuera histórico ya que Argentina nunca había ganado a Uruguay en el Estadio Centenario.
 
En la Copa Mundial de Fútbol de 2010, se convirtió en el tercer jugador no-nacido en Argentina que representaba a la selección de ese país en un Mundial —anteriormente Pedro Arico Suárez (de origen español) en 1930 y Constantino Urbieta Sosa (de origen paraguayo) en 1934—. Tras cuatro partidos jugados marcó 4 goles, los cuales tres fueron contra Corea del Sur que sirvieron para ganarle 4-1 y uno contra México (el segundo), partido que terminaria 3-1 a favor de la Argentina. De este manera, Higuaín pasó a ser el tercer internacional argentino en alcanzar un Hat-trick en un partido mundialista, tras Guillermo Stábile (1930) y Gabriel Batistuta (dos veces - 1994 y 1998).
 
El 7 de octubre de 2011 por las eliminatorias rumbo a Brasil 2014, contra Chile, marcó un Hat-trick, y además dió una asistencia de gol.