Gomis sai ensi kertaa kutsun Ranskan maajoukkueeseen 18. toukokuuta 2008. Hän onnistui ensimmäisenä Zinédine Zidanen jälkeen tekemään maajoukkuedebyytissään 2 maalia. Tämä tapahtui 27. toukokuuta 2008 ottelussa Ecuadoria vastaan. Gomis valittiin myös mukaan Ranskan joukkueeseen vuoden 2008 EM-kilpailuihin. Hän pelasi kisoissa kaksi ottelua. Kaikkiaan hän on pelannut 12 maaottelua, viimeksi kesäkuussa 2013.