À tout juste 20 ans, Mexès honore sa première sélection avec l'équipe de France le en tant que remplaçant, à l'occasion d'un match face à Malte lors des qualifications pour le championnat d'Europe 2004. Il effectue son entrée à la en remplacement de Lilian Thuram et est ensuite rappelé le et le pour affronter la Yougoslavie, puis l'Égypte, au Stade de France. Mexès participe à la coupe des confédérations 2003 : après avoir joué deux rencontres en tant que titulaire face à la Colombie et à la Nouvelle-Zélande, il remporte l'épreuve avec l'équipe de France. Il dispute encore le match amical du opposant la France à la Belgique, mais n'est pas convoqué par Jacques Santini en vue de l'Euro 2004.