Gignac có lần đầu tiên được gọi lên đội tuyển quốc gia Pháp để chuẩn bị cho trận đấu tại vòng loại FIFA World Cup 2010 với Lithuania. Anh bỏ lỡ trận đấu đầu tiên do chấn thương, nhưng đủ thể lực để có trận đấu đầu tiên vào ngày 1 tháng 4 năm 2009, vào sân thay người ở phút 69 và kiến ​​tạo cho Franck Ribéry ghi bàn trong chiến thắng 1–0. Trong trận đấu với Quần đảo Faroe vào ngày 12 tháng 8 năm 2009, Gignac đã ghi bàn thắng đầu tiên trong màu áo đội tuyển quốc gia và sau đó có tên trong danh sách 23 cầu thủ tham dự World Cup 2010 . Tuy nhiên, do thành tích kém cỏi của đội tuyển Pháp tại giải đấu này và sự sa sút của câu lạc bộ Marseille, Gignac bị đội tuyển quốc gia lãng quên và không bắt đầu được lên tuyển cho đến khi mùa giải 2014–15 được bắt đầu.