Im Februar 2012 wurde Kouyaté in die senegalesische A-Nationalmannschaft einberufen. Sein erstes großes Turnier war der Afrika-Cup 2015 in Äquatorialguinea, bei dem der Senegal in der Gruppe mit vier Punkten ausschied. Zwei Jahre später, bei der Afrikameisterschaft 2017 in Gabun, gehörte er erneut als Stammspieler zum senegalesischen Aufgebot, diesmal als Mannschaftskapitän. Er wurde mit seinem Team Sieger der Gruppe B und schied im Viertelfinale gegen Kamerun mit 4:5 nach Elfmeterschießen aus dem Turnier aus. Bei der WM 2018 absolvierte er bis zum Ausscheiden der Mannschaft alle drei Gruppenspiele.