La Coupe d'Afrique 2004, est la première et dernière compétition internationale que Belmadi joue avec l’Algérie, il joue le premier match contre le Cameroun (match nul 1-1 avec une passe décisive de Belmadi pour Brahim Zafour. Le match suivant se joue contre l'Égypte (victoire 2-1), Djamel Belmadi réalise une autre passe décisive, cette fois-ci pour Maamar Mamouni qui inscrit le but algérien. Malgré une défaite pour terminer la phase de poule, la sélection de Rabah Saâdane se qualifie en quart de finale. Ce match est perdu 1-3 contre le Maroc après prolongation. Le 20 juin 2004, Belmadi joue son dernier match sous la direction du sélectionneur Robert Waseige contre le Zimbabwe (match nul 1-1). Belmadi a donc joué vingt matchs pour cinq buts inscrits en sélection.