Dopo aver collezionato tre presenze nella nazionale francese under-18 Sonia Bompastor fece il suo esordio nella nazionale maggiore il 26 febbraio 2000 nell'amichevole vinta per 1-0 sulla Scozia. Nella sua carriera ha vestito la maglia della nazionale francese in 156 incontri e ha realizzato 18 reti. Ha raggiunto il traguardo delle 100 presenze in nazionale il 27 settembre 2008 nella partita vinta per 2-1 contro l'Islanda, ricevendo in seguito la medaglia commemorativa della UEFA destinata a tutte le calciatrici che hanno disputato almeno 100 con la propria nazionale. Ha fatto parte delle selezioni che hanno disputato i campionati europei nel 2001, nel 2005 e nel 2009 e delle selezioni che hanno disputato i campionati mondiali nel 2003 e nel 2011. Ha inoltre fatto parte della squadra che ha partecipato ai Giochi Olimpici della XXX Olimpiade, tenutisi nel 2012 a Londra. La finale per la conquista della medaglia di bronzo ai Giochi Olimpici, persa per 1-0 contro il Canada, è stata per lei l'ultima partita con la maglia della nazionale francese.