Antonio Valencia występował w reprezentacji Boliwii w latach czterdziestych i pięćdziesiątych. W 1949 Copa América 1949, na której Boliwia zajęła czwarte miejsce a Valencia wystąpił we wszystkich siedmiu meczach z Chile, Brazylią, Urugwajem, Ekwadorem, Peru, Paragwajem i Kolumbią. W 1950 wziął udział w mistrzostwach świata, gdzie zagrał w jedynym meczu Boliwii z Urugwajem. W 1953 roku po raz drugi wystąpił w Copa América, na którym Boliwia zajęła szóste miejsce. Na turnieju zagrał tylko w meczu z Brazylią.