Arribó a la Sub 20 en 2015, y junto con conseguir la clasificación a importantes torneos, conquistó los primeros títulos internacionales de la Selección, en Brasil y Turquía.
José Letelier llegó a La Roja en 2015, tras una gran campaña como entrenador en Colo Colo, que tuvo como punto más alto la obtención de la Copa Libertadores Femenina. El DT se hizo cargo de la Femenina Sub 20 y, meses más tarde, asumió la dirección de la Selección Adulta, donde conseguiría hitos inéditos.
En 2018, conquistó el subcampeonato en la Copa América organizada en Chile, puesto que también le dio acceso al Mundial en Francia de 2019 -por primera vez en la historia de la escuadra nacional- y al repechaje para los Juegos Olímpicos de Tokio. En dicho torneo, la Selección Femenina compitió ante Suecia, Estados Unidos y Tailandia, y le ganó por 2-0 a estas últimas, en lo que significó la primera victoria nacional en la competencia.
Meses más tarde, el entrenador dirigió a La Roja en su primera conquista internacional, tras alzarse con el Torneo de Selecciones organizado en Brasil, en agosto de ese año. En 2020, las nacionales volvieron a conquistar otro título bajo el alero de Letelier, esta vez en la Turkish Women’s Cup, desarrollada en Turquía, y donde la Selección finalizó la competencia de forma invicta.
En 2021, la Selección Femenina consiguió otro logro inédito, tras vencer a Camerún en el repechaje y asegurar su participación en los próximos Juegos Olímpicos, a disputarse en julio de este año.
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