През 1996 г. става европейски шампион за младежи до 19 г. През 1998 г. участва на световното първенство в родината си и става световен шампион, играейки в шест от седемте мача на Франция и отбелязвайки един гол. Две години по-късно Трезеге печели и ЕП в Белгия и Холандия, като във финала срещу Италия отбелязва златния гол. Трезеге е в състава на Франция и на СП 2002 в Япония и Южна Корея, ЕП 2004 в Португалия и СП 2006 в Германия, където на финала Франция и Италия завършват наравно и при дузпите е единственият футболист, който не успява да вкара своята и така Италия взима реванш за загубената европейска титла шест години по-рано.