マルセイユに移籍するまでフランスアンダー代表に招集されたことはなかったが、2008年春にレイモン・ドメネク監督はイングランド戦とマリ戦のためにヴァルブエナをA代表に招集した。しかし彼は怪我により試合出場を逃した。2010年5月11日、2010 FIFAワールドカップに向けてのフランス代表候補30人の中に選出された。ヴァルブエナは代表メンバー23人の中にも残り、W杯前の親善試合・コスタリカ戦でデビューし、83分に決勝点となる代表初得点も挙げた。ワールドカップ本大会では途中出場で大会デビューを果たすも、チームは敗退した。また、UEFA EURO 2012のフランス代表にも選出されたが、出場機会は無かった。。その後もクラブで好調を維持していたヴァルブエナは、フランス代表監督がディディエ・デシャンになってからは、トップ下のレギュラーに定着。フランク・リベリーと共に攻撃の核として、欠かせない存在となり、2014年ブラジルワールドカップでは、開幕戦のホンジュラス戦に先発、スイス戦ではゴールも決めた。しかし、翌2015年に、カリム・ベンゼマから恐喝を受け（）、その影響でユーロ2016フランス大会ではベンゼマと共に代表から外れた。