Mendy sinh ra ở Pháp, có mẹ là người Senegal còn bố là người Guinea-Bissau, Mendy có thể chọn khoác áo một trong ba đội tuyển tương ứng.[3] Tháng 11 năm 2016, anh được đội tuyển Guiné-Bissau triệu tập cho trận giao hữu trước thềm Cúp bóng đá châu Phi 2017.[31] Anh từng cân nhắc ý định thi đấu cho Guinea-Bissau khi cha anh vào thời điểm đó đang lâm bệnh rất nặng và anh muốn làm vui lòng cha nhưng cuối cùng đã từ chối cơ hội này để có thể thi đấu cho Sénégal.[32]

Mendy có trận ra mắt đội tuyển Senegal vào ngày 18 tháng 11 năm 2018 trong chiến thắng 1-0 trước Guinea Xích Đạo.[33]

Mendy là thủ môn số một của đội tuyển Sénégal tại Cúp bóng đá châu Phi 2019 nhưng anh phải rời giải đấu chỉ sau hai trận đầu tiên vòng bảng với Tanzania và Algérie vì gãy ngón tay.[6][34] Sénégal sau đó giành ngôi vị á quân.

Vào tháng 1 năm 2022, Mendy được đưa vào đội hình Sénégal tham dự Cúp bóng đá châu Phi 2021 tại Cameroon. Trong trận đấu đầu tiên của anh ấy tại giải đấu, vào ngày 10 tháng 1 trước Zimbabwe, anh ấy đã giữ sạch lưới trong chiến thắng 1–0 cho Sénégal. Sau vòng bảng, Mendy đã giúp đội tuyển tiến vào trận chung kết. Tại trận chung kết vào ngày 6 tháng 2 gặp Ai Cập tại Sân vận động Olembe, sau trận hòa không bàn thắng sau hiệp phụ, Mendy đã cản phá một quả đá phạt đền của Mohanad Lasheen và một cú sút khác chạm cột dọc trong loạt sút luân lưu để giành chức vô địch giải đấu lần đầu tiên cho Sénégal. Với những màn trình diễn của anh ấy trong suốt giải đấu, bao gồm cả việc giữ sạch lưới bốn trận, anh đã được vinh danh là thủ môn xuất sắc nhất của giải đấu.