M'Vila 2010. augusztus 11-én, Norvégia ellen mutatkozott be a francia válogatottban. 2011. szeptember 2-án, egy Albánia elleni Eb-selejtezőn megszerezte első gólját. Bekerült a 2012-es Európa-bajnokságra utazó keretbe, de az angolok elleni első csoportmeccsen bokasérülés miatt kihagyta. Az Ukrajna elleni mérkőzésen már a pályán volt.