Karena tim U-19 lolos ke babak semi-final Kejuaraan Sepak Bola Eropa U-19 UEFA 2012, tim nasional Prancis lolos ke Piala Dunia U-20 FIFA 2013, yang menjadi penampilan Pogba untuk tim U-20. Seperti pada dua musim sebelumnya, Pogba dipilih sebagai kapten tim oleh Mankowski dan memulai debut tim U-20 dalam pertandingan melawan Tiongkok dengan hasil imbang 0–0. Dalam pertandingan berikutnya melawan Korea Utara, Pogba mencetak gol kedua dalam kemenangan 3–1. Pogba menjadi kapten tim yang memenangkan gelar juara Piala Dunia U-20 FIFA untuk pertama kalinya bagi Prancis. Dalam turnamen yang diselenggarakan di Turki, dia bermain di sepanjang pertandingan kecuali pertandingan terakhir di babak grup melawan Spanyol, sebagai pemain cadangan yang tidak dimainkan. Dia terpilih sebagai pemain terbaik dalam turnamen.