Vlastimil Bubník nastoupil i k 11 reprezentačním utkáním, v nichž vsítil čtyři góly. Na Mistrovství Evropy ve fotbale 1960 získal bronz. V utkání o třetí místo proti domácí Francii vstřelil branku. Mohl se zúčastnit i mistrovství světa v roce 1962, ale dal přednost studiu.