Fue incluido en los test de noviembre contra Nueva Zelanda, Samoa, Argentina y Australia.

[1]​ Logró su primer try internacional contra Italia en el Torneo de las Seis Naciones 2011.

En agosto de 2011 fue seleccionado como capitán galés para la Copa Mundial en Nueva Zelanda en ausencia del lesionado Matthew Rees.

Jugando contra Francia, Warburton se convirtió en el segundo jugador de Gales que recibió una tarjeta roja en una Copa Mundial cuando fue expulsado después de 18 minutos por el árbitro irlandés Alain Rolland por placaje peligroso sobre Vincent Clerc.

Destacó en el partido contra Inglaterra, llegando a un sonoro placaje sobre Manu Tuilagi al que impidió el try.

[6]​ En 2017 después de numerosas lesiones, decide dar por finalizada su carrera como jugador profesional.