В сборной Чили Франсиско Вальдес дебютировал 7 ноября 1962 года в матче со сборной Аргентины, завершившимся со счётом 1:1. В составе сборной Вальдес принял в двух чемпионатах мира 1966 и 1974 годов и Кубке Америки 1975 года. Своё последнее выступление за сборную Вальдес провёл в матче со сборной Парагвая 22 декабря 1974 года, тот матч чилийцы проиграли со счётом 0:1. Всего же за сборную Вальдес сыграл 48 официальных матчей, в которых забил 9 голов.