Trezeguet đã đoạt cup vô địch bóng đá thế giới năm 1998 với đội tuyển Pháp và ở EURO 2000 chính anh đã ghi bàn thắng vàng trong trận chung kết gặp Ý để đem về chiếc cup vô địch châu Âu lần thứ 2 cho đội tuyển Pháp. Anh cũng tham gia World Cup 2002 và Euro 2004, và World cup U20 năm 1997. Năm 2004 anh được bầu chọn vào danh sách FIFA 100.

Tính đến 13 tháng 10 năm 2007 anh đã có 70 lần khoác áo đội tuyển Pháp và ghi được 34 bàn thắng.

Thời gian vừa qua anh đã tham gia tập luyện cùng đội tuyển quốc gia để chuẩn bị cho Euro 2008. Tuy đang có phong độ khá tốt nhưng cuối cùng anh vẫn bị huấn luyện viên Raymond Domenech gạch tên khỏi danh sách cuối cùng bởi hiện tại Pháp đang có nhiều tiền đạo trẻ tài năng như Karim Benzema, Gomis...