Se sovětskou fotbalovou reprezentací vybojoval stříbrnou medaili na mistrovství Evropy roku 1964. Hrál též na mistrovství Evropy 1968, kde Sověti obsadili čtvrté místo a Šestěrňov byl zařazen do all stars, a na mistrovství světa 1962, 1966 (rovněž čtvrté místo) a 1970. Sovětský svaz reprezentoval v 90 zápasech, což je třetí nejvyšší počet v historii sovětské reprezentace.