Kowalenkos erstes großes Turnier mit der sowjetischen Nationalmannschaft waren die Olympischen Spiele 1968 in Mexiko-Stadt. Die Mannschaft aus der UdSSR gewann ihre Vorrundengruppe vor den Brasilianern. Im Halbfinale unterlag die sowjetische Mannschaft den Jugoslawen mit 62:63, im abschließenden Spiel um Bronze bezwangen sie die Brasilianer mit 70:53. Kowalenko warf in acht Spielen 42 Punkte. Im Jahr darauf erreichte die sowjetische Mannschaft das Finale der Europameisterschaft 1969 in Italien und gewann mit 81:72 gegen die Jugoslawen. Kowalenko erzielte in sechs Spielen 19 Punkte. Die Weltmeisterschaft 1970 fand in Jugoslawien statt und damit erstmals auf dem europäischen Kontinent. Sechs Mannschaften qualifizierten sich über die Vorrunde, Jugoslawien als Gastgeber war für die Finalrunde in Ljubljana gesetzt. Die Jugoslawen gewannen den Titel, hinter den Brasilianern erhielten die Spieler aus der Sowjetunion die Bronzemedaille. Kowalenko erzielte 50 Punkte in neun Spielen.