В составе сборной России Ковальчук в 2002 году стал бронзовым призером Олимпиады. На ЧМ-2008 в финале против Канады (5:4 ОТ) Ковальчук сделал дубль, забив победный гол в овертайме. «Я не обманулся, когда в 2002 году пригласил его в сборную на Олимпиаду в Солт-Лейк-Сити. Он больше всех хотел победить, был самым энергичным, я видел в нем какой-то сгусток положительной энергии. Еще он правильно воспитан. Что он сделал, забив победный гол в 2008 году после того, как мы спустя 15 лет выиграли чемпионат мира? Он крикнул: «Это для тебя, Россия»...

15 лет назад сборная России выиграла чемпионат мира в Квебеке. В финальном матче россияне обыграли сборную Канады (5:4 ОТ). Победную шайбу в овертайме забросил Илья Ковальчук. Главным тренером команды был Вячеслав Быков. «Неужели 15 лет уже прошло, обалдеть... Я по-прежнему не пересмотрел тот финал. Не поверите, всерьез опасаюсь, что не вывезут в третьем, или Ковальчук в овертайме попадет в штангу. Та игра и мне далась нелегко. Я очень не хотел ехать на арену, меня трясло от напряжения и ответственности...