Josef Paleček war Anfang der 1970er fester Bestandteil der tschechoslowakischen Nationalmannschaft. Seinen ersten Einsatz bei einem internationalen Wettbewerb hatte er bei der Junioren-Europameisterschaft 1968. Später nahm er an drei Weltmeisterschaften teil, wobei er jeweils eine Gold- (1972), eine Silber- (1974) und eine Bronzemedaille (1973) gewann. In 62 Spielen für das Nationalteam erzielte er 16 Tore.