Tháng 5 năm 2021, mặc cho vai trò hạn chế ở câu lạc bộ trong mùa bóng 2020–21, Pyatov vẫn nằm trong đội hình 26 cầu thủ tham dự giải vô địch châu Âu 2020.[8][9]

Pyatov có trận ra mắt tuyển Ukraina vào năm 2007.[10] Kể từ đó, anh đã có hơn 90 lần ra sân cho đội tuyển Ukraina. Anh bắt đầu chiến dịch vòng loại giải vô địch thế giới 2010 bằng một trận giữ sạch lưới trước Belarus để giúp Ukraine thắng 1–0 ở Lviv. Trong trận hòa 0–0 trước Croatia, Pyatov là nhân tố từ chối hai cơ hội thành bàn của Luka Modrić và một cầu thủ nữa để giữ một điểm cho đội tuyển nước mình. Tháng 11 năm 2013, Pyatov thiết lập kỷ lục mới về số phút giữ sạch lưới cho tuyển quốc gia, phá kỷ lục của Oleksandr Shovkovskyi.[11]

Tháng 5 năm 2021, bất chấp vai trò hạn chế ở câu lạc bộ trong mùa bóng 2020–21, Pyatov vẫn nằm trong 26 tuyển thủ dự giải vô địch châu Âu 2020.[8][12]

Pyatov thi đấu trận thứ 102 và là trận quốc tế cuối cùng vào ngày 11 tháng 6 năm 2022, đá chính trong trận thắng 3–0 trước Armenia.[13]