Упркос томе што је био квалификован да представи Пољску, Косјелни је уместо тога одлучио да представи Француску, и први пут је заиграо за национални тим против Бразила у фебруару 2011. године. Косјелни је од тада постао стални стартер за национални тим на сваком турниру на којем су играли, укључујући Европско првенство 2012 и Светско првенство 2014, док је такође водио Француску до финала Европског првенства 2016, који су изгубили од Португала. Свој први интернационални погодак је постигао у пријатељском мечу против Шкотске 2016.те године, и од тада је накупио 94 наступа за свој национални тим. Пред почетак светског првентсва 2018. Косјелни је објавио да више неће да игра за национални тим.