Дебют за национальной сборную Болгарии состоялся 11 марта 1997 года в товарищеском матче против сборной Словакии. Был включён в составы на чемпионат мира 1998 во Франции и чемпионат Европы 2004 в Португалии. Всего Петков за сборную сыграл 37 матчей и забил 1 гол.