Молодёжный чемпионат мира 1989 года в Анкоридже стал для советской сборной, в которую определяющую роль играло звено Фёдорова, Могильного и Буре, золотым. Фёдоров в семи матчах забил четыре гола и сделал восемь передач, в том числе гол и две передачи в игре с канадцами. В том же году девятнадцатилетний хоккеист дебютировал за сборную СССР на взрослом чемпионате мира в Швеции, который закончился победой советской команды. Он сделал дубль в первой игре против сборной США и в итоге стал вторым бомбардиром команды с 6 шайбами и 9 очками. В следующем году Фёдоров и сборная СССР защитили титул. После этого Фёдоров по разным причинам не играл на чемпионатах мира до 2008 года.