Папа Малик Диоп попал в состав сборной Сенегала на Чемпионате мира 2002 года. Из 5-и матчей Сенегала на турнире Диоп появлялся в стартовом составе команды во всех пяти: в играх группового турнира против сборных Франции, Дании, Уругвая, во встречах 1/8 финала со Швецией и 1/4 финала с Турцией. В игре с датчанами Диоп был капитаном команды, в матче со шведами он был заменён на 66-й минуте на защитника Хабиба Бея.