Vlastimil Bubník se zúčastnil čtyř zimních olympiád, v roce 1952 (4. místo), 1956 (5. místo; byl zde také vlajkonošem československé výpravy), 1960 (4. místo) a 1964. Na své poslední olympiádě v Innsbrucku získal bronzovou medaili. Na olympiádách zaznamenal 36 kanadských bodů, což překonal až Teemu Selänne na ZOH 2010. Na mistrovstvích světa hrál v letech 1952–1956, 1960–1961 a 1963–1964 a získal třikrát bronz a jednou stříbro. V roce 1997 ho IIHF zařadila do své Síně slávy. Nastoupil celkem ke 127 mezistátním utkáním, v nichž vstřelil 121 gólů.