Phaneuf edusti Kanadaa kaksissa jääkiekon nuorten maailmanmestaruuskilpailuissa, 2004, jolloin hän oli voittamassa hopeaa, ja 2005, jolloin hän oli voittamassa kultaa. Hänet nimettiin molempina vuosina kilpailujen tähdistöön ja 2005 myös kilpailujen parhaaksi puolustajaksi. Vuonna 2007 Phaneuf pelasi ensimmäisen kerran aikuisten jääkiekon maailmanmestaruuskilpailuissa ja oli voittamassa maailmanmestaruutta. Hän on edustanut Kanadaa myös vuosien 2011 ja 2012 MM-kilpailuissa.