Zwischen 1982 und 1992 wurde Luis Fernández in 60 Länderspielen der französischen Nationalmannschaft aufgestellt; er erzielte dabei sechs Tore. Nach der WM 1982 und bis zur WM 1986 war er Teil des legendären „magischen Vierecks“ der "Équipe tricolore", das Trainer Michel Hidalgo mit Fernández, Michel Platini, Jean Tigana und Alain Giresse geformt und 1984 zum Europameisterschaftstitel gebracht hatte. Bei der WM 1986 belegte Fernandez mit der französischen Nationalmannschaft den 3. Rang, im legendären Viertelfinale gegen Brasilien besiegelte er mit seinem Strafstoß die 4:5-Niederlage Brasiliens im Elfmeterschießen.