Varane on pelannut Ranskan alle 18-, alle 20- ja alle 21-vuotiaiden maajoukkueissa. Ensiesiintymisensä aikuisten maajoukkueessa hän teki 22. maaliskuuta 2013 pelatussa Georgiaa vastaan. Hän on 74 maaottelussaan tehnyt viisi maalia, joista yhden vuoden 2018 MM-kilpailujen puolivälierässä Uruguayta vastaan. Hän pelasi noissa kisoissa Ranskan kaikissa seitsemässä ottelussa täydet minuutit joukkueen voittaessa maailmanmestaruuden. Vuoden 2014 MM-kilpailuissa hän pelasi Ranskan kaikki viisi ottelua ja niistä neljässä täydet minuutit. EM-kilpailut 2016 jäivät häneltä väliin loukkaantumisen vuoksi.