Aunque aún no había debutado en la selección absoluta, en mayo de 2016 fue convocado con la selección de fútbol de Francia por el seleccionador Didier Deschamps para la Eurocopa 2016 a tener lugar en su país en reemplazo del lesionado Jérémy Mathieu, siéndole asignado el dorsal 22. Realizó su debut internacional el 3 de julio frente a en el Stade de France por los cuartos de final de la Eurocopa, siendo titular en reemplazo del suspendido Adil Rami. Umtiti disputó todo el encuentro que terminó con victoria por 5-2 para . Con esto, se convirtió en el segundo jugador de campo francés (después de Gabriel De Michèle en la Copa del Mundo de 1966) en debutar por la selección mayor en un partido de una fase final de una competición internacional, y además, tuvo un 100% de precisión en los 77 pases que entregó durante el partido. Su buena actuación hizo que se mantuviera como titular para la semifinal frente a , a quien derrotaron por 0-2. El 10 de julio fue titular en la final de la competición frente a teniendo una destacable actuación en defensa junto a Laurent Koscielny, pero perdieron por 0-1 tras el gol en la prórroga de Éder a los 109 minutos de partido.