Von 1991 bis 1998 absolvierte er 30 Spiele für die chilenische Fußballnationalmannschaft und erzielte dabei ein Tor. Er war bei der Copa América 1991 und 1993 dabei. Bei der Fußball-Weltmeisterschaft 1998 in Frankreich drang er mit seiner Mannschaft bis ins Achtelfinale vor, wo die Chilenen gegen den späteren Finalisten und Rekordweltmeister Brasilien 1:4 unterlagen. Vega wurde nur gegen Brasilien eine Halbzeit eingesetzt; er musste dem Ausnahmekönnen von Marcelo Salas und Iván Zamorano wie seiner angegriffenen Gesundheit Tribut zollen und beendete nach der WM 1998 seine Nationalmannschaftskarriere.