Fu convocato nella "Tri" in occasione dei mondiali di Francia 1998, Corea-Giappone 2002 e Germania 2006. Nel 1998 e nel 2002 ricoprì il ruolo di portiere di riserva, essendo preceduto da grandi portieri come Jorge Campos e "Conejo" Pérez. In Germania 2006 fu sempre titolare. Suo padre Felipe muore il 7 giugno 2006, mentre Oswaldo è in Germania, e il portiere riesce a tornare in Messico e successivamente rientrare in Germania grazie a un jet privato, pagatogli dal club. La FIFA dedicò un minuto di silenzio prima della prima partita del mondiale 2006 in onore dei padri di Oswaldo Sánchez e Leandro Cufré. Ha disputato un buon mondiale, subendo 5 reti in 4 partite.