Villarroels internationella debut kom i en match mot Venezuela29 april1997. Chile vann matchen med 6-0. Sedan 1997 har Villarroel medverkat i 34 landskamper och gjort 1 mål. Han var också med i det chilenska landslaget då laget deltog i VM 1998. Han spelade i alla 4 matcher som laget spelade under VM.