Čech a debutat pentru echipa națională a Cehiei în 2002 și este cel mai selecționat jucător din istoria echipei naționale a Cehiei, cu 124 de selecții. El și-a reprezentat, de asemenea, țara sa la Campionatul Mondial din 2006, precum și la Campionatele Europene din 2004, 2008, 2012 și 2016. El a fost votat în echipa Campionatului European din 2004, după ce a ajutat-o pe Cehia să ajungă la semifinale și, de asemenea, a fost și căpitan al echipei, înainte de a se retrage de la națională în 2016. Čech este fotbalistul ceh care a primit de cele mai multe ori premiul de cel mai bun fotbalist ceh al anului, deținând totodată și cele mai multe Baloane de Aur ale Cehiei.