W dorosłej kadrze Franco zadebiutował 18 sierpnia 2004 w wygranym 2:1 towarzyskim meczu z Japonią. Następnie wziął udział w Pucharze Konfederacji 2005 i razem z reprezentacją wywalczył na nim drugie miejsce. 6 maja 2006 José Pekerman powołał wychowanka Independiente do kadry na Mistrzostwa Świata 2006. Na mundialu tym „Albicelestes” w ćwierćfinale przegrali po rzutach karnych z Niemcami 4:2, a w 71 minucie tego meczu Leo Franco musiał zastąpić kontuzjowanego Roberto Abbondanzieriego. W 80. minucie został pokonany przez Miroslava Klose, a w serii rzutów karnych nie obronił ani jednej jedenastki. Łącznie dla zespołu narodowego Leo Franco rozegrał cztery mecze.