In der Französischen A-Nationalmannschaft debütierte Ludovic Fabregas am 10. Juni 2015 gegen Tschechien. Er bestritt bisher 95 Länderspiele, in denen er 196 Tore erzielte. Bei den Olympischen Spielen 2016 gewann er die Silbermedaille. Bei der Weltmeisterschaft 2017 wurde er Weltmeister. Bei der Europameisterschaft 2018 und der WM 2019 gewann er Bronze. Mit Frankreich gewann er bei den Olympischen Spielen in Tokio die Goldmedaille. Zusätzlich wurde er am Turnierende in das All-Star-Team gewählt.