Мохамед Бенхемасса был включён в состав олимпийской сборной Алжира, игравшей на футбольном турнире Олимпийских игр 2016 года в Рио-де-Жанейро. На этом соревновании он провёл два матча: выйдя на замену в первом тайме поединка против олимпийской сборной Аргентины и в основном составе в следующем матче против португальцев.