Zjemaletdinov speelde voor verschillende Russische jeugdelftallen. Hij maakte zijn debuut in het Russisch voetbalelftal op 24 maart 2021, toen een kwalificatiewedstrijd voor het WK 2022 met 1–3 gewonnen werd van Malta. Joseph Mbong scoorde namens dat land, maar door treffers van Artjom Dzjoeba, Mário Fernandes en Aleksandr Sobolev wonnen de Russen. Zjemaletdinov moest van bondscoach Stanislav Tsjertsjesov als reservespeler aan het duel beginnen en hij viel twaalf minuten na rust in voor Aleksej Ionov. Zjemaletdinov werd in juli 2021 door Tsjertsjesov opgenomen in de selectie van Rusland voor het uitgestelde EK 2020. Op het toernooi werd Rusland uitgeschakeld in de groepsfase na nederlagen tegen België (3–0) en Denemarken (1–4) en een overwinning op Finland (0–1). Zjemaletdinov speelde mee tegen Finland en Denemarken. Zijn toenmalige teamgenoten Dmitri Barinov, Maksim Moechin (beiden eveneens Rusland), Grzegorz Krychowiak en Maciej Rybus (beiden Polen) waren ook actief op het EK.