Hemský on edustanut Tšekin maajoukkuetta aikuisten arvokilpailuissa viidesti. Hän on pelannut maailmanmestaruuskilpailuissa vuosina 2005, 2009 ja 2012. Vuoden 2005 turnauksessa Tšekki voitti kultaa ja vuonna 2012 pronssia. Hemský on pelannut myös kaksissa talviolympialaisissa, Torinon kisoissa 2006, joissa Tšekki voitti pronssia, ja Sotšin kisoissa 2014. Vuonna 2002 hän pelasi jääkiekon nuorten maailmanmestaruuskilpailuissa.