Romain Ntamack entrò al Centro Nazionale di rugby di Linas-Marcoussis, più importante centro di formazione della federazione francese, nella stagione 2016-2017. Esordì nella nazionale francese under-20 due anni più giovane dell'annata di categoria: nel 2017 disputò il Sei Nazioni e il mondiale giovanile. L'anno successivo, sempre con i "Bleuets", conseguì il Grande Slam al Sei Nazioni e si laureò campione del Mondo. Jacques Brunel, commissario tecnico della nazionale maggiore, lo convocò nel gruppo di preparazione per il Sei Nazioni 2019. Il suo esordio con la avvenne contro il nella prima giornata del torneo, successivamente scese in campo in tutte le partite della competizione, segnando la sua prima meta internazionale contro la . Dopo essere stato presente in tutte e tre le amichevoli preparatorie, fu incluso nella squadra francese selezionata per la . Nel corso del mondiale disputò quattro incontri, partendo dal primo minuto nel quarto di finale perso contro il Galles. La stagione successiva, Fabien Galthié, nuovo selezionatore della Francia, lo schierò come mediano di apertura titolare durante tutto il Sei Nazioni 2020.