1952 berief der französische Verband FFF Dugauguez zum Trainer der Amateurnationalmannschaft des Landes; ab 1955 betreute er die Jugendnationalelf "(Espoirs)" der FFF. Im September 1967 übernahm er vom glücklosen Just Fontaine die A-Nationalmannschaft. Zum Auftakt gelang der "Équipe tricolore" unter seiner Führung ein brillanter 4:1-Sieg gegen Polen in Warschau (Qualifikationsspiel für die Europameisterschaft 1968). Auch wenn Dugauguez nach dem Spiel mahnte „Geben wir uns keinen Illusionen hin!“ – nur 10 Tage später kassierte Frankreich in einer Freundschaftsbegegnung gegen Deutschland eine 1:5-Schlappe. In vier anschließenden EM-Qualifikationsspielen gelang den "Bleus" unter Louis Dugauguez – der, wie seinerzeit in Frankreich üblich, diesen Posten nicht hauptberuflich, sondern nur neben seiner Vereinstätigkeit ausübte – lediglich ein Sieg gegen Luxemburg und sie verpassten die EM-Endrunde. Nach drei weiteren sieglosen Länderspielen, darunter immerhin ein 1:1 gegen Deutschland, aber auch eine 0:1-Heimniederlage gegen Norwegen in der Qualifikation für die Weltmeisterschaft 1970, entließ die FFF Ende 1968 den Trainer, dem Georges Boulogne nachfolgte. Dennoch betreute er im Februar 1969 die "Équipe tricolore" noch in einem Freundschaftsspiel gegen Ungarn.