Tomáš Chrápek reprezentoval Česko na třech mistrovstvích světa mezi lety 2008 a 2012. Na mistrovství v roce 2010 se významně podílel na zisku bronzové medaile. Ve čtvrtfinále trefil rozhodující nájezd a v zápase o třetí místo vstřelil dva góly a jednou asistoval. V reprezentaci skončil po neúspěšném mistrovství v roce 2012, na kterém český tým dosáhl historicky nejhoršího výsledku.