Avec la sélection nationale dont il a été capitaine de 2008 à 2015, il est double champion olympique (2008 et 2012), triple champion d'Europe (2006, 2010, 2014) et quadruple champion du monde (2001, 2009, 2011, 2015). L'un des internationaux français les plus titrés avec 9 médailles d'or (le plus titré étant Thierry Omeyer, dix titres); Jérôme Fernandez est également le meilleur buteur de l'histoire de l'équipe de France avec 1463 buts marqués.