Pjatov si è guadagnato la prima convocazione in nazionale maggiore nel 2006, per un'amichevole di preparazione al mondiale di Germania contro l', e ha esordito contro la il 5 giugno di quell'anno. Nello stesso mese è stato convocato da Oleh Blochin per la rassegna iridata disputata in Germania. È stato inoltre convocato per gli europei del 2012, svoltisi in Polonia e Ucraina, dove ha giocato da titolare tutte e tre le partite del girone (concluso al 3º posto). Convocato anche per il campionato d'Europa del 2016 in Francia, disputa tutti e tre gli incontri dei suoi, eliminati al primo turno. È tra i cinque calciatori con più presenze in nazionale.