Il 16 ottobre 2002, a vent'anni, Mexès fa il suo esordio con la maglia della nazionale francese in una partita di qualificazione all'Europeo 2004 giocata contro : in quell'occasione sostituisce Lilian Thuram all'85'. Dopo quella partita ha partecipato anche alla Confederations Cup del 2003, giocando da titolare due partite nella fase a gironi, ma non verrà convocato da CT Jacques Santini per la fase finale dell'Europeo 2004 né successivamente da Domenech per il Mondiale 2006 in Germania.