En 358 sélections en équipe de France entre 1999 et 2017, Thierry Omeyer est double champion olympique (2008 et 2012), quintuple champion du monde (2001, 2009, 2011, 2015 et 2017, record dans la compétition), triple champion d'Europe (2006, 2010 et 2014). Avec Michaël Guigou et Nikola Karabatic, il est le joueur international français le plus titré, avec dix médailles d'or.