Zwischen Februar 1936 und Juni 1938 kam Di Lorto in 11 A-Länderspielen für die französische Nationalelf zum Einsatz; darunter waren 1937 auch Begegnungen gegen Deutschland (0:4) und die Schweiz (2:1). Im Dezember dieses Jahres lieferte „Laurent-le-magnifique“ ein bis heute legendäres Spiel, ein „Festival Di Lorto“, gegen den amtierenden Weltmeister Italien ab, in dem er die gegnerischen Angreifer Piola, Meazza, Ferrari und Ferraris zur Verzweiflung brachte und die "Bleus" ihm in diesem „Spiel seines Lebens“ das 0:0 nahezu alleine verdankten. Nach dem Schlusspfiff spendeten ihm 40.000 Zuschauer im Prinzenparkstadion stehende Ovationen. Im Jahr darauf bestritt er beide Spiele der Équipe tricolore bei der WM-Endrunde; dort allerdings musste er im Viertelfinale drei Tore der Italiener zulassen. Anschließend wurde der deutlich jüngere Julien Darui sein Nachfolger in der Nationalmannschaft.