Masopust spielte 63-mal für die tschechoslowakische Nationalmannschaft und erzielte zehn Tore. Er debütierte in der Auswahl am 24. Oktober 1954 bei der 1:4-Niederlage gegen Ungarn im Népstadion in Budapest. Sein erstes Tor schoss er am 10. Mai 1956 beim 6:1 gegen die Schweiz in Genf in der 88. Minute. 1960 nahm er mit der Mannschaft an der Europameisterschaft teil. Außerdem wurde er 1962 Vizeweltmeister, als die Tschechoslowakei im Endspiel der Weltmeisterschaft in Chile Brasilien mit 1:3 unterlag, wobei er das Tor der Tschechoslowaken erzielte.