5 марта 2006 года Биллапс был включён в состав сборной США по баскетболу. После неудач на чемпионате мира 2002 года и Олимпийских играх 2004 года американцы хотели вернуть себе лидирующие роли в международном баскетболе. Новая команда победила на чемпионате Америки и квалифицировалась на Олимпийские игры 2008 года. На континентальном турнире Биллапс выходил со скамейки запасных и помог сборной завоевать путёвку в Пекин. Однако, на Олимпиаду Чонси не поехал, ссылаясь на семейные обстоятельства, его беспокоило, то что эти проблемы могут отвлекать его по ходу турнира и Биллапс предпочёл отказаться от участия. Биллапс вернулся в сборную на чемпионате мира 2010 в Турции и помог команде завоевать золотые медали. 10 февраля 2010 года Биллапс был включён в состав сборной США в период с 2010 по 2012 годы.