Wkrótce po debiucie w Neftczi zwrócił uwagę selekcjonerów reprezentacji. W barwach "Sbornej" zadebiutował 4 lipca 1965 meczem z Brazylią. 3 października 1965 w meczu przeciwko Grecji, w swoim trzecim reprezentacyjnym występie, zaliczając hat-tricka zdobył pierwsze bramki dla "Sbornej". W 1966 był już podstawowym zawodnikiem drużyny radzieckiej, z którą na mistrzostwach świata w Anglii dotarł do półfinału. Jako reprezentant wystąpił również na mistrzostwach Europy w 1968 (4. miejsce) oraz na Mistrzostwa Europy w Piłce Nożnej 1972. W tym ostatnim turnieju reprezentacja ZSRR przegrała w finale z drużyną RFN, a Baniszewski, uznany za jednego z odpowiedzialnych za porażkę, stracił miejsce w kadrze. Rozegrany 18 czerwca 1972 finałowy mecz z Niemcami był jego ostatnim występem w barwach "Sbornej", w której ogółem rozegrał 50 spotkań, strzelając 19 bramek.