Sierra speelde 54 officiële interlands voor Chili in de periode 1991-2000, en scoorde acht keer voor de nationale ploeg. Hij maakte zijn debuut in de vriendschappelijke uitwedstrijd tegen Mexico (1-0) op 9 april1991 in Veracruz, net als doelman Patricio Toledo, middenvelders Luis Musrri en Marcelo Vega, en verdediger Luis Abarca. Sierra nam met Chili deel aan drie edities van de Copa América (1993, 1995 en 1999), en aan het WK voetbal 1998 in Frankrijk, waar de ploeg in de achtste finales werd uitgeschakeld door Brazilië.