In 2004 nam Čech met Tsjechië deel aan het Europees kampioenschap in Portugal, waar zijn elftal in de halve finales werd uitgeschakeld. Hij nam met Tsjechië deel aan het Europees kampioenschap voetbal 2012 in Polen en Oekraïne, waar de ploeg van bondscoach Michal Bílek in de kwartfinales werd uitgeschakeld door Portugal door een rake kopbal van Cristiano Ronaldo. Op 27 mei 2016 passeerde hij Karel Poborský (118 interlands) als Tsjechisch recordinternational door tegen Malta (6–0) zijn 119de interland te spelen. Hij werd in dat duel na 45 minuten vervangen door Tomáš Koubek. Hij nam met Tsjechië ook deel aan het Europees kampioenschap voetbal 2016 in Frankrijk. Na nederlagen tegen Spanje (0–1) en Turkije (0–2) en een gelijkspel tegen Kroatië (2–2) waren zijn landgenoten en hij uitgeschakeld na de groepsfase. Na afloop van het toernooi stopte Čech met 124 interlands achter zijn naam als Tsjechisch international.