A nivell de seleccions, va representar el seu país en les categories , i , i va formar part de l'equip que va guanyar el Campionat Europeu de la UEFA Sub-19 2010 com a local. Va jugar el seu primer partit internacional amb la el 2014 i va jugar a la Copa del Món d'aquell any, ajudant el seu país a arribar als quarts de final. A l'Eurocopa 2016, França va acabar subcampiona com a amfitriona, mentre que Griezmann va ser el màxim golejador i va ser escollit "Jugador del Torneig". Posteriorment va guanyar el Mundial de 2018, torneig en què va marcar quatre gols, cosa que li va valer la Bota de Plata com el segon màxim golejador de la competició, va guanyar la Pilota de Bronze com a tercer millor jugador i va ser nomenat home del partit a la final.