Radim Vrbata hat in seiner Laufbahn an vier Weltmeisterschaften teilgenommen: Mit der U20-Nationalmannschaft gewann er bei der U20-Weltmeisterschaft 2001 die Goldmedaille und wurde 2003, 2005 und 2008 bei der Weltmeisterschaft der Herren eingesetzt. Dabei gewann er 2005 mit seiner Mannschaft die Goldmedaille.