De par sa taille, Gary Medel a l'air de tout sauf d'un défenseur central. Mais Marcelo Bielsa n'a pas été long à le remarquer, dans les qualifications pour Afrique du Sud 2010 : son sens du placement, sa vitesse et son talent pour l'interception sont autant de qualités parfaites pour défendre. Avant cela, aussi bien en sélection qu'à l'Universidad Católica, à Boca Juniors ou à Séville, il s'est illustré comme milieu de terrain défensif, dans l'axe ou sur la droite.

C'est comme milieu droit qu'il se fait remarquer à la Coupe du Monde U-20 de la FIFA, Canada 2007. Il est alors un rouage essentiel de la génération dorée chilienne. Cette année-là, Nelson Acosta lui donne également sa première titularisation avec les A, à l'occasion d'une rencontre amicale face à l'Argentine. Bielsa l'essaie au Tournoi Espoirs de Toulon, puis dans les qualifications mondialistes, contre la Bolivie à La Paz. À cette occasion, le Chili s'impose 2:0, grâce à deux buts du défenseur Medel. Il brille à la Coupe du Monde de la FIFA, Afrique du Sud 2010™ comme arrière central, mais ensuite, Claudio Borghi préfère le faire jouer comme milieu de terrain.

Le Pitbull revient en défense avec Jorge Sampaoli. Il excelle dans les qualifications pour Brésil 2014 et jouera les quatre matches du Chili dans cette édition du Mondial. Il rejoint ensuite l'Inter Milan. Élément essentiel du Chili qui a remporté les Copas América Chili 2015 et Centenario 2016, il est aujourd'hui un titulaire indiscutable de la sélection désormais entraînée par Juan Pizzi.