Operationen ägde rum på lördag kväll nära Menaka i östra Mali.
Vapen och fordon beslagtogs under den fyra timmar långa eldstriden, sade ministeriet i ett uttalande (på franska).
Al-Murabitoun-gruppen säger att det låg bakom attacken mot Radisson Blu-hotellet i Bamako i november.
Den säger att den arbetade med al-Qaida i Islamiska Maghreb (AQIM). Macina Liberation Front från centrala Mali har också tagit på sig ansvaret och det har också spekulerats om att skyttarna var från Somalia.
I måndags förklarade Malis regering en 10-dagars varning på grund av förnyade säkerhetsproblem.
Afrika Live: BBC nyhetsuppdateringar
Mali är inte inriktat på att bekämpa terroristhot
Världens farligaste fredsbevarande uppdrag
Afrika plågas av flera jihadistiska hot
I sitt uttalande sade försvarsministeriet att medlemmar av Frankrikes anti-islamistiska barkhanestyrka hade "neutraliserat" 10 terrorister - vilket innebär att de dödades eller tillfångatogs.
Det sade att al-Murabitoun var "ansvarig för många attacker mot civila i Mali och Niger samt lokala arméstyrkor och internationella styrkor".
Norra Mali tillfångatogs av grupper som hävdade en självständig islamisk stat 2012.
De blev utdrivna i en franskledd militär operation som inleddes i januari 2013, men korrespondenter säger militanta grupper har blivit mer aktiva i södra Mali i år.
Tjugofyra personer, inklusive två angripare, dog i hotellbelägringen förra månaden. Mer än hälften av offren var utländska medborgare.
Militans i Mali
Mali attack: De obesvarade frågorna
På bild: Mali hotell attack
Franska styrkor i Mali har dödat eller tillfångatagit 10 medlemmar i en islamistisk grupp som tog på sig ansvaret för en hotellmassaker förra månaden, säger försvarsministeriet i Paris.