Olmos speelde tien officiële interlands voor Chili in 1989, en scoorde twee keer voor de nationale ploeg. Hij maakte zijn debuut onder bondscoach Orlando Aravena in de vriendschappelijke uitwedstrijd tegen Argentinië (1-1) op 20 april 1989 in Santiago de Chile. Olmos nam in datzelfde jaar met Chili deel aan de strijd om de Copa América in Brazilië, waar hij tweemaal scoorde. Hij vertegenwoordigde zijn vaderland bij de Olympische Spelen (1984) in Los Angeles. Daar werd de ploeg in de kwartfinales uitgeschakeld door Italië (1-0).