У 1970 році тренер Рауль Карденас викликав Пенью для участі в чемпіонаті світу в Мексиці. На турнірі, як і за чотири роки до того, залишався провідним гравцем та капітаном національної збірної, також провів усі чотири матчі з першої до останньої хвилини; на груповому етапі проти СРСР (0:0), Сальвадору (4:0) та Бельгії (1:0), в якому відзначився єдиним голом із пенальті, який виявився переможним, а також у 1/4 фіналу проти Італії (1:4). Господарі турнуру мексиканці, вперше у власній історії вийшли з групи (посіли 2-ге місце), але поступилися в 1/4 фіналу. Пенья був визнаний одним з найкращих гравців того розіграшу Чемпіонату світу, завдяки чому грав у команді «Решта світу» в 1971 році (став першим мексиканцем, який удостоєний подібної можливості) у прощальному матчі Лева Яшина. Згодом виступав за національну збірну в товариських матчах та в кваліфікації до чемпіонату світу 1974 року. Однак збірна Мексики, за рахунок Гаїті, не змогла пройти кваліфікацію на чемпіонат світу. Загалом у футболці збірної за тринадцять років зіграв у 81 матчі, в якому тричі входив до списку бомбардирів. Багато років залишався рекордсменом за кількістю зіграних матчів у збірній Мексики — лише у жовтні 1996 року це досягнення перевершив Хорхе Кампос.