Vier Jahre danach, im Oktober 2012, debütierte sie in der französischen Frauen-A-Nationalmannschaft, als deren Trainer Bruno Bini die Neu-Pariserin bei einem Freundschaftsmatch gegen England kurz vor Spielende einwechselte. Erst unter Binis Nachfolger Philippe Bergeroo fand sie wieder Berücksichtigung, der sie in sein Aufgebot für den Zypern-Cup im März 2014 berufen und dort gegen Schottland, Australien und – erstmals sogar in der Startformation – die Niederlande auch eingesetzt hatte. Sie gehörte ebenso zum französischen Kader für die Weltmeisterschaft 2015 wie für das olympische Fußballturnier 2016. Hamraouis Umstellungsprobleme nach ihrem Vereinswechsel von Paris zu Lyon kosteten sie allerdings die Berufung in den französischen Europameisterschaftskader 2017, wie der Bergeroo-Nachfolger Olivier Echouafni anlässlich der Pressekonferenz bei der Vorstellung seines Aufgebots begründete. Es dauerte zweieinhalb Jahre, ehe die inzwischen amtierende Nationaltrainerin Corinne Diacre Kheira Hamraoui wieder im Aufgebot der "Bleues" für zwei WM-Vorbereitungsspiele im April 2019 berücksichtigte – und gegen Japan auch einwechselte. In den französischen 23er-Kader für die WM im eigenen Land wurde sie allerdings anschließend nicht berufen.