Após se tornar campeão mundial em 1998, Thuram fez parte da Seleção Francesa campeã da Euro 2000, Título que levou a França ao primeiro lugar no ranking da FIFA de 2001 a 2002. Ele também atuou na Copa do Mundo de 2002, na Copa do Mundo de 2006, na Euro 96, na Euro 2004 e na Euro 2008, se aposentando da Seleção Francesa após a Eurocopa de 2008, juntamente com Claude Makélélé. Thuram é o atual recordista de jogos com a camisa dos "Bleus", com 142 partidas.