Zwischen 1933 und 1941 brachte es Antonio Sastre auf insgesamt 34 Länderspiele für die argentinische Fußballnationalmannschaft. Dabei gelangen ihm sechs Treffer. In seiner Nationalmannschaftskarriere gelang es Sastre, zweimal die Copa América zu gewinnen. Im Campeonato Sudamericano 1937 im eigenen Land gewann man das Entscheidungsspiel gegen Brasilien mit 2:0 nach Verlängerung, was den ersten Titelgewinn in diesem Wettbewerb seit acht Jahren einbrachte. Einen zweiten Erfolg in der Copa América konnte Antonio Sastre in der Austragung von 1941 feiern, als man sich in Chile den ersten Platz mit einem Vorsprung von zwei Punkten vor dem ewigen Rivalen jener Jahre, Uruguay, sichern konnte. Nach dieser Südamerikameisterschaft endete die Nationalmannschaftskarriere von Antonio Sastre nach 34 Einsätzen. Wie viele andere Spieler seiner Generation blieb ihm die Teilnahme an einer Fußball-Weltmeisterschaft jedoch verwehrt. Argentinien trat 1934 in Italien nur mit Amateuren an, danach dauerte es 24 Jahre, ehe wieder eine Weltmeisterschaftsteilnahme erreicht wurde.