Noch größere Erfolge als auf Vereinsebene hatte František Pospíšil bei internationalen Titelkämpfen. Mit der tschechoslowakischen Herrenauswahl gewann er drei Medaillen bei Olympischen Winterspielen und zehn Medaillen bei Weltmeisterschaften. Seine erste Berufung in das Nationalteam erhielt er für die Eishockey-Weltmeisterschaft 1967 und nahm ab diesem Zeitpunkt jährlich an der Weltmeisterschaft teil. Ein Jahr später wurde er in den Kader für die Olympischen Winterspiele 1968 berufen und gewann die Silbermedaille. 1972 und 1976 (Silber) folgten weitere Olympiateilnahmen. Bei den Olympischen Spielen wurde er nach der Einnahme von Nasentropfen positiv auf Doping getestet. Der 7:1-Sieg gegen Polen wurde darauf als 0:1-Niederlage für sein Team gewertet. Ebenfalls 1976 nahm er am Canada Cup teil. Im Nationalteam bildete er über viele Jahre mit Oldřich Macháč ein Verteidigerduo und erzielte in 262 Länderspielen 25 Tore für die Tschechoslowakei.