Noch größere Erfolge als auf Vereinsebene hatte Oldřich Machač jedoch bei internationalen Titelkämpfen. Mit der tschechoslowakischen Herrenauswahl gewann er drei Medaillen bei Olympischen Winterspielen und elf Medaillen bei Weltmeisterschaften. Seine erste Berufung in das Nationalteam erhielt er für die Eishockey-Weltmeisterschaft 1967 und nahm ab diesem Zeitpunkt jährlich an der Weltmeisterschaft teil. Ein Jahr später wurde er auch in den Kader für die Olympischen Winterspiele 1968 berufen und gewann die Silbermedaille. 1972 (Bronze) und 1976 (Silber) folgten weitere Olympiateilnahmen sowie die Teilnahme am Canada Cup 1976. Im Nationalteam bildete er meist mit František Pospíšil ein Verteidigerduo und erzielte in 293 Länderspielen 37 Tore für die Tschechoslowakei.