Bjelica fez parte da Seleção Sérvia que ganhou a medalha de prata no EuroBasket de 2009. Ele também foi membro da equipe sérvia no Campeonato Mundial de Basquetebol Masculino de 2010, onde a Sérvia foi medalha de bronze, depois de terem perdido para os anfitriões, a Turquia, em uma semifinal altamente controversa. Ele também participou do EuroBasket de 2011, na Lituânia, onde a Sérvia terminou em oitavo.