Sein Debüt im Dress der mexikanischen Nationalmannschaft feierte Carlos Muñoz am 25. Oktober 1983, als El Salvador mit 5:0 besiegt wurde. Seinen letzten Länderspieleinsatz hatte er am 7. Juli 1991 gegen Costa Rica. Das Spiel um Platz drei des CONCACAF Gold Cup 1991 wurde von Mexiko mit 2.0 gewonnen.