Дебютувала у національній збірній України 28 квітня 2004 року в програному (0:6) поєдинку проти Німеччини, вийшовши на поле на останні 20 хвилин матчу. У 2008 році потрапила до списку футболісток, які поїхали на чемпіонат Європи 2009 року. Українки посіла останнє четверте місце в своїй групі і покинули турнір. Востаннє футболку національної команди одягла 4 вересня 2018 року в переможному (2:0) домашньому поєдинку проти Угорщини. Василюк вийшла на поле в стартовому складі та відігравла увесь матч. У складі збірної України зіграла 63 матчі.