Με τη φανέλα της εθνικής Ελλάδας ο Ανδρέας Παπαεμμανουήλ αγωνίστηκε το διάστημα 1958-1965 16 φορές και σκόραρε 7 γκολ. Το ντεμπούτο του πραγματοποιήθηκε στις 3 Δεκεμβρίου 1958, στον εντός έδρας αγώνα εναντίον της Γαλλίας (1-1), για τα προκριματικά του Κυπέλλου Εθνών του 1960. Σε μια από τις σημαντικότερες στιγμές του με τη γαλανόλευκη φανέλα, στις 3 Μαΐου 1961, σημείωσε και τα δύο τέρματα της Ελλάδας στη νίκη επί της Βόρειας Ιρλανδίας με 2-1, για τα προκριματικά του Μουντιάλ 1962 ενώ στις 22 Οκτωβρίου του ίδιου χρόνου σκόραρε για την ίδια διοργάνωση και εναντίον της (τότε Δυτικής) Γερμανίας στην εκτός έδρας (ο αγώνας διεξήχθη στο Άουγκσμπουργκ) ήττα με 1-2.