Gagal untuk melakukan sebarang penampilan, Piątek telah dimasukkan ke dalam skuad Poland yang terdiri daripada 35 pemain bagi kejohanan Piala Dunia 2018[22] namun beliau termasuk di dalam senarai 12 orang pemain yang dikeluarkan untuk terpilih ke dalam senarai akhir skuad.[23]

Beliau melakukan penampilan sulungnya pada 11 September 2018 dalam perlawanan pershabatan menentang Republik Ireland.[24] Sebulan kemudian, beliau melakukan penampilan sulungnya dalam perlawanan kompetitif iaitu Liga Negara-Negara UEFA menentang Portugal dan menjaringkan gol dalam perlawanan tersebut.[25] Pada 21 Mac 2019, beliau meledak gol keduanya untuk pasukan Poland ketika meraih kemenangan 1-0 ke atas Austria.