Mit der Französischen Nationalmannschaft gewann Thierry Perreux bei den Olympischen Spielen 1992 die Bronzemedaille. Ein Jahr darauf wurde er bei der Weltmeisterschaft Vize-Weltmeister. Der größte Erfolg gelang ihm bei der Weltmeisterschaft 1995, bei der er Weltmeister wurde. Insgesamt bestritt Perreux 248 Länderspiele, in denen er 476 Tore erzielte.