Ihr Debüt in der französischen A-Nationalmannschaft feierte Sonia Bompastor, 19-jährig, am 26. Februar 2000 in einem Spiel gegen Schottland. In der Folge entwickelte sie sich zur Stammspielerin der "Bleues"; dabei war ihre Rolle beim Aufstieg der Französinnen an die europäische und später an die Weltspitze sowohl unter der Nationaltrainerin Élisabeth Loisel als auch unter deren Nachfolger Bruno Bini unumstritten. Sie nahm an drei Europameisterschafts- (2001 in Deutschland, 2005 in England und 2009 in Finnland) sowie an zwei Weltmeisterschaftsendrunden (2003 in den Vereinigten Staaten und 2011 in Deutschland) teil. Sie gehörte zudem zum französischen Olympiaaufgebot 2012 in London. Insgesamt brachte sie es bei diesen Kontinentalturnieren auf 24 Einsätze, allesamt in der Startelf, und fehlte lediglich bei einem einzigen Spiel Frankreichs: 2011 hatte Trainer Bini die mit einer gelben Karte vorbelastete Bompastor im letzten Gruppenspiel gegen Gastgeber Deutschland auf der Bank gelassen, um nicht im Viertelfinale auf sie verzichten zu müssen.