De 2000 à 2011, Sébastien Chabal dispute 62 matchs avec l'équipe de France au cours desquels il marque six essais. Il participe notamment à sept Tournois des Six Nations (2000, 2003, 2005, 2007, 2009, 2010 et 2011) et deux Coupes du monde (2003 et 2007).