25 июля 1984 года Хувеналь Ольмос дебютировал за сборную Чили в гостевом товарищеском матче против сборной Канады, закончившемся вничью 0:0. В следующий раз Ольмос был вызван в главную национальную команду в апреле 1989 года и провёл за неё ряд товарищеских матчей, после чего он был включён в заявку сборной Чили на Кубок Америки 1989 года в Бразилии. На турнире Ольмос провёл все 4 матча своей команды и забил 2 гола, открыв счёт в поединке против сборной Боливии, а затем и в матче с Эквадором. Однако его усилия не помогли чилийцам преодолеть групповой этап, а сам игрок более за сборную не выступал.