В 2002 году Хавьер Агирре вызвал Карлоса в сборную Мексики для участия в Кубке Конкакаф. На этом турнире Очоа забил свой единственный гол за сборную. В конце матча против сборной Гватемалы, при счете 2-1, он забил гол и помог своей команде добиться победы. После Кубка Карлос выступал за «ацтеков» в товарищеских и отборочных матчах к чемпионату мира 2002, но в заключительную заявку на участие в мировом первенстве не попал. В следующий раз Карлоса вызывают в сборную спустя пять лет.