Mexès debuteerde in 2002 in het Frans voetbalelftal, tegen Litouwen. Hij speelde in 2003 mee in de Confederations Cup. Bondscoach Raymond Domenech besloot hem niet mee te nemen naar het EK in 2004 en het WK in 2006. Toen Frankrijk in 2008 speelde tegen Oostenrijk (3-2 verlies) maakte Mexès een eigen goal en veroorzaakte hij een strafschop en een vrije trap waaruit gescoord zou worden. Domenech nam het voor hem op, nadat hij zijn spijt betuigd had tegenover de fans. Een wedstrijd erna herpakte Mexès zich door twee keer op de lat te koppen en eenmaal op de paal te schieten. Hij werd niet geselecteerd voor het WK in Zuid-Afrika. Op woensdag 11 augustus speelde Mexès zijn eerste interland onder bondscoach Laurent Blanc, tegen Noorwegen. Mexès was in dit duel de aanvoerder wegens de afwezigheid van de voltallige WK-selectie.