Alain Traoré maakte zijn debuut in het Burkinees voetbalelftal in een oefeninterland tegen Algerije op 15 november 2006 (1–2 winst). Met zijn broer Bertrand Traoré was hij actief op het Afrikaans kampioenschap voetbal 2012. In het toernooi van 2013 in Zuid-Afrika maakte hij een doelpunt in de groepswedstrijden tegen Nigeria en Ethiopië. Burkina Faso behaalde de kwartfinale. Traoré blesseerde zich aan zijn dijbeen in de laatste groepswedstrijd tegen Zambia en moet daarom verstek geven voor de rest van het toernooi. In december 2014 werd Traoré opgenomen in de selectie voor het Afrikaans kampioenschap voetbal 2015 in Equatoriaal-Guinea. Burkina Faso, dat behoorde tot de favorieten, verloor op dat toernooi zijn eerste wedstrijd gelijk en speelde het tweede groepsduel van gelijk tegen gastland Equatoriaal-Guinea (0–0). Hij werd beschouwd als de gevaarlijkste man op het veld: eenmaal schoot hij op de paal vanuit een vrije trap en eenmaal eindigde zijn schot via de doelman tegen de paal. Het Burkinees elftal werd in de groepsfase uitgeschakeld.