Am 14. März 2003 debütierte Meilleroux bei einem Spiel gegen Dänemark in der französischen A-Nationalmannschaft. Sie nahm an der Europameisterschaft 2009 teil. In ihren 67 Länderspielen konnte sie kein Tor erzielen (Stand: 6. Juli 2013). Sie stand auch im französischen Kader, der die WM 2011 in Deutschland auf dem vierten Platz abschloss, und absolvierte dort zwei Begegnungen. In der ersten Jahreshälfte 2012 setzte Nationaltrainer Bruno Bini in der Innenverteidigung zunehmend auf Meilleroux, die dabei Laura Georges aus der französischen Startformation verdrängte. Sie gehörte zum französischen Olympiaaufgebot 2012, kam aber nur in einem Spiel zum Einsatz. Ebenso berief Trainer Bini sie in das EM-Aufgebot 2013, ohne sie in Schweden allerdings einzusetzen. Ihr letztes Länderspiel absolvierte sie im Juli 2013.