Cha spielte im Universitätsteam als Student der renommierten Korea-Universität in Seoul Fußball, als der damalige koreanische Auswahltrainer Guus Hiddink in einem Testspiel zwischen der koreanischen Nationalmannschaft und dem Team der Korea-Universität auf Chas kraftvolle und aggressive Spielweise aufmerksam wurde. Cha hinterließ einen so guten Eindruck auf Hiddink, dass dieser ihn als einzigen Studenten und Amateur ins Aufgebot des Mitgastgebers zur WM-Endrunde in Korea und Japan nominierte. Sein Länderspieldebüt absolvierte Cha im November 2001 gegen den Senegal. Während der WM 2002 wurde er in vier Spielen eingesetzt und erreichte den vierten Platz mit Südkorea. Er wurde vom koreanischen Nationaltrainer Dick Advocaat nicht für die WM 2006 in Deutschland nominiert, sondern nur auf die Abrufliste gesetzt. Cha kündigte an, nach dem Länderspiel gegen die Auswahl Neuseelands am 31. März 2015 aus der Nationalmannschaft zurückzutreten.