Jakub Vrána vertrat Tschechien erstmals bei der World U-17 Hockey Challenge 2012 und stand im selben Jahr auch bei der U18-Weltmeisterschaft 2012 im Aufgebot. Dort war er mit vier Toren und acht Punkten aus sechs Spielen bester Scorer seiner Mannschaft, obwohl er im Alter von 15 Jahren der mit Abstand jüngste Spieler der Tschechen war. Er vertrat sein Heimatland erneut bei den U18-Weltmeisterschaften 2013 und 2014, wo er mit acht Treffern bester Torschütze des Turniers war und mit Tschechien die Silbermedaille gewann. Bereits als 16-Jähriger wurde der Stürmer in den Kader der tschechischen Mannschaft für die U20-Weltmeisterschaft 2013 berufen und war damit der jüngste Spieler des gesamten Turniers. In sechs Spielen gelang ihm eine Torvorlage. Auch 2014 und 2015 nahm er an der Junioren-Weltmeisterschaft teil.