智利參加首屆1930年世界杯，圖為對上墨西哥的比賽
智利在世界杯最好的成績，是1962年在智利本土舉行的比賽中贏得季軍。1990年世界杯外圍賽智利爆出『詐傷罷踢』的醜聞，最後導致被國際足協重罰。當時智利作客對巴西的賽事中，下半場中段智利落後一球時，智利門將羅拔圖·羅傑斯被巴西一球迷拋入場內的煙花擊中頭部受傷倒地，智利全體職球員以安全為由拒絕繼續作賽，以至賽事被腰斬。但國際足協其後翻看錄影片段，證實羅拔圖根本沒有被煙火擊中，明顯是詐傷，國際足協認定智利其他職球員是知悉此事，之後仍拒絕作賽是為了以欺詐手段取得勝利，故判罰智利被禁止參加1994年世界杯。
1998年世界杯是智利繼1962年贏得季軍後，成績最好的一屆。當屆他們憑射手森莫蘭奴和沙拉斯的雙S组合壓陣，闖入16强，但是被实力强大的卫冕冠军巴西所淘汰。但之後智利要到2010年世界杯才再次出線決賽周，首輪分組賽與後來成為冠軍的西班牙一同出線次圈，但在十六強賽再次被巴西淘汰。
2014年世界杯，智利再次晉身決賽周，但在分組賽即與上屆冠軍西班牙及亞軍荷蘭同組，本來被認為出線機會不大，但智利先擊敗同組實力最弱的澳洲，再以2-0擊敗西班牙，最後雖負給荷蘭，仍以小組次名出線。智利出線十六強賽即面對主辦國巴西，也是智利在十六年內第三次在世界杯十六強賽面對巴西，過去兩次巴西都能輕易獲勝淘汰智利，但這次智利與巴西在連加時在內的120分鐘仍踢成1-1，最後巴西在互射十二碼僥倖取勝淘汰智利。智利雖再次在世界杯十六強賽止步，但表現獲得廣泛讚賞。其中智利門將哥迪奧·巴禾更因該屆世界盃出色的表現獲得西甲班霸巴塞隆拿垂青。
至於在美洲盃足球賽方面，智利在2015年美洲盃足球賽憑著主場之利，最終互射十二碼擊敗阿根廷奪得首個美洲盃冠軍。
在2016年百年杯決賽互射十二碼中再度擊敗阿根廷，衛冕成功，成為美洲足球的新興強權，本有望成為2018年世界盃前面名次的優秀團隊，但球隊在2018年世界杯外圍賽表現反覆，雖曾在主場擊敗巴西及烏拉圭，但卻被阿根廷主客兩場「雙殺」，外圍賽後段更接連敗給已出線無望的巴拉圭及玻利維亞，以至遲遲未能鎖定出線資格。在最後一場外圍賽，當時暫列小組第三的智利作客以0-3慘敗給巴西，結果被阿根廷、哥倫比亞及秘魯超越，跌至小組第六名，喪失晉身2018年世界盃決賽周資格。
2022年世界杯外圍賽，智利只取得南美洲區第七名，連續兩屆無法晉身決賽周。