В сборной Чили Освальдо Кастро дебютировал 30 ноября 1966 года в отборочном матче к чемпионату Южной Америки 1967 года со сборной Колумбии, в том матче, завершившимся со счётом 5:2, Кастро забил два гола. В составе сборной Кастро принял участие в чемпионате мира 1974 года и чемпионате Южной Америки 1967 года. Свой последний матч за сборную Кастро сыграл в отборочном турнире к чемпионату мира 1978 года против сборной Перу 26 марта 1977 года, тот матч чилийцы проиграли со счётом 0:2, из-за чего не смогли выйти в финальный турнир. Всего же за сборную Кастро сыграл 28 официальных матчей, в которых забил 7 голов.