Ensimmäisen kerran Gomelski oli maajoukkueen valmennuksessa vuonna 1958 ja jatkoi tehtävissä vuoteen 1960 asti. Tänä aikana maa voitti yhden Euroopan-mestaruuden. Gomelski siirtyi myöhemmin maajoukkueen päävalmentajaksi ja johdatti Neuvostoliiton Euroopan-mestariksi vuonna 1961.