Puis est nommé entraîneur de l'équipe nationale roumaine en 1967. Il reste à ce poste jusqu'en 1972, qualifiant cette équipe nationale parmi les 16 équipes du tournoi final de la Coupe du monde en 1970, après 32 ans d'absence à ce niveau. Ce tournoi se joue au Mexique, mais la Roumanie n'arrive pas à s'extraire du groupe C, devancée par le Brésil et l'Angleterre. Angelo Niculescu a la particularité d'être le premier entraineur à faire le choix, volontairement, de changer de gardien de but pendant un match du tournoi final d'une Coupe du monde : devant faire face à de redoutables attaquants brésiliens (équipe qui remportera la compétition), il fait en effet rentrer Rică Răducanu à la place d’Adamache à la de jeu, alors qu'Adamache a déjà encaissé deux buts, tirés respectivement par Jairzinho et Pelé. L'équipe roumaine perd en définitive avec un score de 3 à 2 dans ce match. Il réussit également à qualifier l'équipe roumaine pour les quarts de finale du Championnat d'Europe en 1972. Ses relations sont difficiles avec un des meilleurs joueurs roumains de l'époque, Nicolae Dobrin.