Lokakuussa 2009 Bílekistä tuli Tšekin maajoukkueen uusi päävalmentaja EM-kisoihin 2012 ulottuvalla sopimuksella. Bílekin johdolla Tšekki selvitti tiensä EM-lopputurnaukseen ja maan liitto jatkoi Bílekin sopimusta vuoteen 2014 juuri kisojen alla. Tšekki eteni EM-kisoissa puolivälieriin, joissa hävisi Portugalille 1–0. MM-karsinnoissa 2014 Tšekki menetti mahdollisuutensa kisapaikkaan syyskuun kierroksella ja Bílek ilmoitti eroavansa tehtävästään 11. syyskuuta 2013.