Gomelsky treinou a Seleção Soviética por quase 19, liderando a equipe em 7 títulos do Eurobasket (1961, 1963,1965, 1967, 1969, 1979 e 1981), títulos mundiais (Mundial de 1967 em Montevideo e Mundial de 1982 na Colômbia) e a Medalha de Ouro na Olimpíada de Seul em 1988.