Mit der Französischen Nationalmannschaft wurde Guillaume Gille Weltmeister 2001 im eigenen Land. Bei den folgenden Weltmeisterschaften 2003 und 2005 gewann er Bronze. 2006 wurde er durch einen Sieg über den amtierenden Weltmeister Spanien Europameister. Es folgten die erfolgreichsten Jahre. Bei den Olympischen Spielen 2008 in Peking, bei der Weltmeisterschaft 2009, der Europameisterschaft 2010, der Weltmeisterschaft 2011 und den Olympischen Spielen 2012 gewann er jeweils die Goldmedaille.