Sen lisäksi, että Myllys pelasi hienosti seurajoukkuetasolla, hän oli myös kokenut maalivahti kansainvälisellä tasolla. Myllys pelasi yhteensä 188 ottelua maajoukkueessa. Kaiken kaikkiaan Myllys osallistui seitsemiin jääkiekon maailmanmestaruuskilpailuihin, kolmiin olympialaisiin ja kahteen jääkiekon maailmancupiin. Suomen saavuttaessa ensimmäisen jääkiekon arvokisamitalin Calgaryn talviolympialaisissa 1988, Myllys oli joukkueen parhaimmistoa, samoin Lillehammerissa 1994. Myllyksen maajoukkueuran kohokohta lienee kuitenkin MM-kilpailuissa 1995 voittettu maailmanmestaruus, joka oli Suomen ensimmäinen. Loppuottelussa Ruotsia vastaan Myllys pelasi lähes nollapelin, mutta ottelun lopussa pieni virhe kaukolaukauksen vastaanotossa kostautui ja Suomi voitti 4–1. Jarmo Myllys on yksi menestyneimmistä maalivahdeista Suomen jääkiekkomaajoukkueen historiassa. Myllyksen pelinumero oli 35.