Met het nationale elftal speelde hij drie wereldbekers en twee EK's. Op het EK 1968 bleef het na verlengingen tegen Italië gelijkspel. In deze tijd beslisten strafschoppen nog niet over het einde van de wedstrijd. Vaak werd er een replay gespeeld, maar in dit geval was de regel dat kop of munt zou beslissen over de finalist. Sjesternjov kreeg de eer om te kiezen en hij koos munt, maar helaas was het kop waardoor Italië naar de finale ging. Daarna verloren ze tegen het Engeland van Bobby Charlton.