Virtanen, bijgenaamd Karo, kwam in totaal 37 keer uit voor de nationale ploeg van Finland in de periode 1979–1986, en scoorde een keer voor zijn vaderland. Hij maakte zijn officiële debuut onder leiding van bondscoach Esko Malm op 5 februari1979 in de vriendschappelijke uitwedstrijd tegen Irak (1-0 nederlaag) in Bagdad. Hij moest in dat duel na de eerste helft plaatsmaken voor Risto Salonen. Virtanen nam met de Finse olympische selectie deel aan de Olympische Spelen in Moskou.