Il est ensuite retenu par le sélectionneur Bruno Metsu pour participer à la Coupe du monde de football 2002 organisée conjointement par le Japon et la Corée du Sud. Le Sénégal crée la sensation en battant lors du match d'ouverture l'équipe de France puis en se qualifiant pour les huitièmes de finale. Amdy Faye joue un quart d'heure lors du match Sénégal-Uruguay, puis est titularisé lors du huitième de finale contre la Suède. Ce sont ses deux seules apparitions lors de cette Coupe du monde. En 2004, à cause d'une blessure il rate la Coupe d'Afrique des nations de football 2004, mais participe à celle de 2006 terminant à la . Il totalise avec l'équipe du Sénégal.