Er war bei der WM 1998 und bei der WM 2002 jeweils als Ersatzmann, einmal als zweiter und einmal als dritter Torhüter dabei. Mit der mexikanischen Nationalmannschaft gewann er den CONCACAF Gold Cup 2003 und wurde zum besten Torhüter gewählt. Beim Konföderationen-Pokal 2005 durfte er alle Spiele von Mexiko bestreiten. Die Mannschaft wurde Vierter, aber er wurde erneut zum besten Torhüter des Turniers gewählt. Bei der Fußball-Weltmeisterschaft 2006 in Deutschland bestritt Oswaldo Sánchez ebenfalls alle Spiele für Mexiko. Sein Einsatz war jedoch kurz vor Beginn des Turniers gefährdet, da sein Vater gestorben war und er aus dem deutschen Trainingslager zur Beerdigung nach Mexiko zurückreiste. Erst kurz vor dem ersten Spiel seiner Mannschaft gegen den Iran kehrte er nach Deutschland zurück.