Po raz pierwszy do reprezentacji Francji Frey został powołany w 2004 roku na mecz z Polską, który został rozegrany 17 listopada. W drużynie narodowej zadebiutował jednak dopiero 21 listopada 2007 roku w spotkaniu eliminacyjnym do Euro 2008 przeciwko Ukrainie. Następnie Raymond Domenech powołał go do 23-osobowej kadry reprezentacji Francji na mistrzostwa, jednak na turnieju pierwszym bramkarzem "Trójkolorowych" był Grégory Coupet. 20 sierpnia 2008 roku Frey poinformował, że kończy reprezentacyjną karierę.