En 1997 disputó la Copa Mundial de Fútbol Juvenil con el combinado sub-20 de Francia. El 22 de abril de 1998 debutó con la selección absoluta en un encuentro ante Suecia, y dos años más tarde debutó en una competición importante durante la disputa de la Eurocopa, en la que acabarían imponiéndose los franceses. En 2001 disputó la Copa Confederaciones, en la que los franceses vencieron a Japón en la final (1-0). Aunque los resultados de Francia con Anelka en el equipo resultaron espectaculares, dejó de ser convocado entre 2001 y 2007 a causa de los numerosos traspasos en los que se vio envuelto, que le impidieron tener continuidad en un club de máximo nivel. Cuando el delantero Djibril Cissé se retiró del Mundial de 2006 a causa de una lesión, el seleccionador francés convocó a Sidney Govou –delantero del Olympique de Lyon– en vez de Anelka, quien calificó la decisión como una «"verdadera vergüenza... Estaba totalmente disponible y listo para disputar el Mundial. Creo que podría haber ayudado a Francia"».