Maajoukkueessa Desailly debytoi 22. elokuuta 1993 Ruotsia vastaan. Hän voitti maailmanmestaruuden vuonna 1998, vaikkakin joutui ulosajetuksi loppuottelussa, sekä Euroopan-mestaruuden vuonna 2000. MM-kilpailuissa 2002 hän pelasi joukkueen kapteenina Ranskan kaikki kolme ottelua alusta loppuun mutta tuolloin Ranska jäi alkulohkossaan viimeiseksi tekemättä maaliakaan. Desailly pelasi Ranskan maajoukkueessa 116 ottelua ja teki niissä kolme maalia.