14 июня 1971 года Матвиенко дебютировал в сборной СССР — в Москве в товарищеском матче со сборной Шотландии (1:0). Входил в состав главной команды страны на чемпионате Европы-1972, однако на турнире не сыграл. Принимал участие в матчах чемпионата Европы-1976, Олимпийских играх 1976 года в Монреале, в отборочных играх чемпионата мира-1978. Всего за сборную СССР сыграл 21 матч (в том числе 5 матчей за олимпийскую сборную СССР).