Καθώς ο Κουλιμπαλί γεννήθηκε στη Γαλλία από Σενεγαλέζους γονείς, μπορούσε να αγωνιστεί με τις εθνικές και των δύο χωρών, και αρχικά αγωνίστηκε στην Κ-20 ομάδα της Γαλλίας. Όμως, το 2015 πραγματοποίησε το ντεμπούτο του με την εθνική Σενεγάλης και ήταν μέλος της ομάδας που συμμετείχε στο κύπελλο εθνών Αφρικής 2017, στο Μουντιάλ 2018 και στο Κύπελλο Εθνών Αφρικής το 2019, όπου έφτασε μέχρι τον τελικό.