Barthez verdedigde zevenentachtig keer de kleuren van de Franse nationale ploeg. Hij werd wereldkampioen in 1998, Europees kampioen in 2000 en won tevens de Confederations Cup in 2003. Barthez speelde zeventien wedstrijden op de eindronde van een wereldkampioenschap, een Frans record. De kus die Laurent Blanc voor aanvang van elke wedstrijd op het WK 1998 op zijn kale hoofd gaf, maakt in sommige subculturen deel uit van het collectief geheugen.