בין עונתו השלישית לרביעית באוניברסיטה נבחר גיליאם להשתתף באליפות העולם בכדורסל 1986 כשחקן נבחרת ארצות הברית, לצד שחקני מכללות מצטיינים נוספים כגון דייוויד רובינסון, קני סמית' וצ'ארלס סמית'. במשחק הגמר של הטורניר גברה ארצות הברית על נבחרת ברית המועצות בתוצאה 87–85, ובכך זכתה במדליית הזהב הראשונה שלה בטורניר מאז 1954. גיליאם עצמו השתתף ב-8 מתוך עשרת משחקי נבחרתו, ותרם 6.0 נקודות ו-4.1 ריבאונדים בממוצע למשחק.