Broos debütierte am 13. März 1974 für die belgische Nationalmannschaft bei der 0:1-Niederlage im Spiel gegen die DDR. Wegen einer Rückenverletzung verpasste er die Europameisterschaft 1980 und kehrte erst wieder im November 1985 aufgrund vieler Verletzungen und Sperren anderer Spieler in die Nationalmannschaft zurück. Im entscheidenden Play-off-Spiel gegen die Niederlande qualifizierte sich Belgien trotz einer 1:2-Niederlage im Rückspiel für die Weltmeisterschaft 1986 in Mexiko. Aufgrund seiner Leistung in diesem Spiel nominierte Trainer Guy Thys Broos für den belgischen WM-Kader.