Ranskan maajoukkuetta Vieira edusti 107 kertaa ja teki maaotteluissa kuusi maalia. Hän oli mukana, kun Ranska voitti kultaa maailmanmestaruuskilpailuissa 1998 ja Euroopan-mestaruuskilpailuissa 2000. MM-kilpailuissa 2002 hän pelasi avauskokoonpanossa Ranskan kaikissa kolmessa ottelussa mutta tuolloin Ranska jäi alkulohkossaan viimeiseksi tekemättä maaliakaan. Vieira peri kapteeninnauhan Zinédine Zidanelta Ranskan maajoukkueessa vuoden 2006 MM-kisojen jälkeen.