Chuyển tới Lyon năm 2003, tới tháng 11 năm 2004, Malouda đã được gọi vào đội tuyển Pháp. Trận đấu đầu tiên của anh cho đội tuyển là trận đấu với Ba Lan vào ngày 17 tháng 11 năm 2004.[47] Bàn thắng đầu tiên đến vào ngày 31 tháng 5, 2005 trong chiến thắng 2-1 trước Hungary.

Tại World Cup 2006, Malouda đã không thể có mặt trong trận đấu đầu tiên gặp Thụy Sĩ nhưng anh đã trở lại từ trận gặp Hàn Quốc.[48] Dấu ấn đáng nhớ nhất của Malouda tại giải là cú ngã gây tranh cãi của anh trong vòng cấm đã đem về quả phạt đền cho Pháp trong trận chung kết World Cup 2006 với Ý ngay ở phút thứ 7 của trận đấu. Trong tình huống đó, Malouda lao vào bên trái khu vực vòng cấm của Ý và ngã sau khi va chạm với Marco Materazzi. Pha quay chậm cho thấy Materazzi không hề phạm lỗi với tiền vệ người Pháp, nhưng trọng tài Horacio Elizondo vẫn chỉ tay vào chấm 11 m.[49] Từ chấm 11m, Zinedine Zidane đã đánh bại thủ môn Gianluigi Buffon bằng một cú bấm bóng điệu nghệ. Tuy nhiên, chung cuộc Pháp đã để thua Ý 5-3 trong loạt sút luân lưu 11m.

Malouda còn tiếp tục cùng đội tuyển Pháp tham dự Euro 2008. Tuy nhiên, 2 trận thua và 1 trận hòa tại vòng bảng đã khiến Pháp từ biệt giải đấu với vị trí bét bảng. Sau giải đấu này, Malouda không còn được gọi vào đội tuyển do phong độ đi xuống. Ngày 26 tháng 5 năm 2009, giai đoạn Guus Hiddink tới Chelsea đã giúp anh trở lại với phong độ đỉnh cao như thời còn khoác áo Lyon nên anh được triệu tập trở lại cho hai trận đấu gặp Nigeria và Thổ Nhĩ Kỳ.[50]

Ngày 17 tháng 5 năm 2010, Malouda có tên trong danh sách chính thức cùng đội tuyển Pháp tham dự World Cup 2010 tại Nam Phi. Trong trận đấu đầu tiên với Uruguay hoà 0-0, anh không có tên trong đội hình xuất phát mà vào sân thay Yoann Gourcuff ở phút 75.[51] Còn trong trận thua Mexico 2-0, anh đã thi đấu đủ 90 phút.

Ngày 22 tháng 6, trong trận đấu cuối cùng tại vòng bảng với chủ nhà Nam Phi, Malouda đã ghi bàn rút ngắn tỉ số xuống còn 1-2 cho đội tuyển Pháp. Đây là bàn thắng đầu tiên và cũng là duy nhất của đội tuyển Pháp tại giải đấu.[52]

Ngày 3 tháng 9, Malouda mang băng đội trưởng đội tuyển Pháp trong trận đấu đầu tiên của tuyển Pháp tại vòng loại Euro 2012 với Belarus nhưng Pháp đã để thua 1-0.[53] Ngày 7 tháng 9, anh ghi bàn ấn định chiến thắng 2-0 trước Bosna và Hercegovina từ đường chuyền của Mathieu Valbuena.[54]

Sau khi đội tuyển Pháp dừng bước ở tứ kết Euro 2012 với thất bại 0-2 trước đội tuyển sau đó đã đăng quang là đội tuyển Tây Ban Nha, Florent Malouda chính thức chia tay đội tuyển Pháp sau 8 năm gắn bó, tổng cộng anh đã thi đấu 80 trận và ghi được 9 bàn thắng.