משנת 2011 חבר ולנצ'יונאס בסגל נבחרת הבוגרים של ליטא. הוא השתתף עמה באליפות אירופה בכדורסל 2011 בה סיימה במקום החמישי, בטורניר הכדורסל באולימפיאדת לונדון (2012) בה סיימה שמינית ובאליפות אירופה בכדורסל 2013 בה סיימה במקום השני. באליפות העולם בכדורסל 2014 סיים עם הנבחרת במקום הרביעי, הוא רשם באליפות ממוצע של 14.6 נקודות, 8.4 ריבאונדים וחסימה אחת למשחק. באליפות אירופה בכדורסל 2015 היה השחקן המצטיין בנבחרת שסיימה במקום השני לאחר ספרד. הוא נבחר לחמישיית הטורניר לאחר שהשיג באליפות 16 נקודות, 8.4 ריבאונדים ו-1.4 חסימות בממוצע למשחק. באולימפיאדת ריו דה ז'ניירו (2016) סיים עם הנבחרת במקום השביעי. באליפות אירופה בכדורסל 2017 סיימה הנבחרת במקום התשיעי, ולנצ'יונאס היה הריבאונדר המצטיין בטורניר וסיים עם ממוצעים של 15.8 נקודות -12 ריבאונדים למשחק.