Lampard được huấn luyện viên đội tuyển U-21 Anh Peter Taylor để ý, và anh có trận đấu đầu tiên trong màu áo U-21 gặp Hi Lạp ngày 13 tháng 11 năm 1997. Anh thi đấu cho U-21 Anh từ tháng 11 năm 1997 đến tháng 6 năm 2000, ghi được 9 bàn.

2000-2006

Lampard có trận đấu đầu tiên cho đội tuyển Anh vào ngày 10 tháng 10 năm 1999 gặp đội tuyển Bỉ.[137] Bàn thắng đầu tiên của Lampard là bàn thắng vào lưới Croatia, trong trận giao hữu Anh thắng đội tuyển Croatia 3-1 vào ngày 20 tháng 8 năm 2003.[138] Lampard không được tham dự Giải vô địch bóng đá châu Âu 2000 và Giải vô địch bóng đá thế giới 2002, và anh phải đợi đến Giải vô địch bóng đá châu Âu 2004 để có giải đấu quốc tế chính thức đầu tiên. Tại giải đấu này, anh ghi được 3 bàn trong các trận gặp đội tuyển Pháp, Croatia và đội tuyển Bồ Đào Nha nhưng đội tuyển Anh đã bị loại ở tứ kết.[139][140][141] Tuy vậy, nhờ thi đấu xuất sắc, anh được UEFA chọn vào đội hình tiêu biểu của giải đấu.[142] Sau khi Paul Scholes giải nghệ, vị trí Lampard tại đội tuyển Anh lại càng vững chắc, và anh được người hâm mộ bình chọn là Cầu thủ Anh xuất sắc nhất trong năm vào các năm 2004 và 2005.[143][144] Tại vòng loại khu vực châu Âu Giải vô địch bóng đá thế giới 2006, Lampard đã ghi được 5 bàn thắng trong đó có bàn mở tỉ số trong trận mở màn của Anh tại vòng loại hòa Áo 2-2[145] và bàn thắng duy nhất trong chiến thắng 1-0 trước Áo chính thức đưa đội tuyển Anh đến Đức.[146]

Tại Giải vô địch bóng đá thế giới 2006, Lampard thi đấu đủ tất cả các trận cho đội tuyển Anh nhưng không ghi được bàn thắng nào. Tuy nhiên, anh vẫn được trao giải Budweiser, cầu thủ xuất sắc nhất trận đấu trong trận Anh thắng Paraguay 1-0.[147] Đội tuyển Anh phải dừng bước ở tứ kết bởi Bồ Đào Nha sau loạt sút luân lưu trong đó Lampard đã không thực hiện thành công quả sút của mình.[148]

2006-2009

Lampard đã bị các cổ động viên đội tuyển Anh la ó khi vào sân thay người trong trận gặp Estonia tại vòng loại giải vô địch bóng đá châu Âu 2008 ngày 13 tháng 10 năm 2007.[149] Sau sự kiện trên, huấn luyện viên Steve McClaren đã thừa nhận ông cảm thấy thất vọng và khó hiểu trước những gì mình chứng kiến[150] và đội trưởng Terry cũng phải lên tiếng yêu cầu các cổ động viên Anh cần chấm dứt hành động chẳng lấy gì làm hay ho đó.[151] Lampard kết thúc vòng loại với chỉ 1 bàn thắng (trong trận thua 3-2 trước Croatia ngày 21 tháng 11[152]). Việc Anh xếp sau Croatia và Nga trong bảng đấu vòng loại đã khiến cho đội tuyển này không được tham dự Euro 2008. Sau đó, phát biểu trên tờ The Sun, đích thân Lampard đã lên tiếng xin lỗi các cổ động viên đội tuyển Anh vì anh và người đồng đội Steven Gerrard đã thường thể hiện một bộ mặt nhợt nhạt khi phục vụ nghĩa vụ quốc gia đồng thời khẳng định giữa anh và tiền vệ Liverpool không hề có mâu thuẫn cá nhân.

Lampard có bàn thắng đầu tiên cho đội tuyển sau 2 năm trong trận Anh thắng 4-0 trước Slovakia vào tháng 3 năm 2009, đồng thời kiến tạo cho Wayne Rooney ghi một bàn khác. Bàn thắng của anh là bàn thứ 500 của đội tuyển Anh trên Wembley.[153] Vào tháng 6, Lampard lần lượt ghi được hai bàn thắng trong hai trận đấu liên tiếp với Kazakhstan và Andorra tại Vòng loại giải vô địch bóng đá thế giới 2010 khu vực châu Âu[154][155]. Anh cũng là cầu thủ mở tỉ số trong trận giao hữu thắng Slovenia 2-1 ngày 6 tháng 9.[156] Ngày 9 tháng 9 năm 2009, Lampard đã lập được cú đúp trong trận thắng 5-1 trước Croatia từ một cú đá phạt đền và một quả đánh đầu hiểm hóc. Với chiến thắng này, đội tuyển Anh không những trả được món nợ cách đây hai năm mà còn chính thức giành tấm vé tới Nam Phi dự Giải vô địch bóng đá thế giới 2010 trước hai lượt trận đấu. Anh được Goal bầu chọn là cầu thủ xuất sắc nhất trận đấu với số điểm 9. Ngày 13 tháng 10, anh có trận đấu thứ 75 cho đội tuyển trong trận đấu với Ukraina tại vòng loại Giải vô địch bóng đá thế giới 2010. Nhân dịp này, Lampard đã bày tỏ tham vọng hướng tới cột mốc 100 lần khoác áo đội tuyển Anh và vô địch World Cup 2010.

Ngày 12 tháng 11, trong buổi tập trước trận đấu giao hữu quốc tế với đội tuyển Brazil tại Qatar, Lampard gặp phải một chấn thương ở đùi trái và buộc phải trở về Anh để điều trị.[157] Sau khi kiểm tra chấn thương của anh, bộ phận y tế của Chelsea cho chẩn đoán ban đầu Lampard cần khoảng 3 tuần để hồi phục và có thể sẽ bỏ lỡ một số trận đấu quan trọng cùng Chelsea.[158] Nguyên nhân dẫn đến chấn thương của Lampard là do FA đã sắp xếp cho tiền vệ này ngồi trên một chuyến bay giá rẻ và việc phải dừng chân ở một số sân bay, thay vì đáp thẳng tới Doha, cũng là một phần nguyên nhân dẫn đến chấn thương của anh. Do đó, Chelsea đã tính đến việc khởi kiện FA phải bồi thường cho họ toàn bộ số lương của Lampard hưởng trong thời gian dính chấn thương và số tiền này lên đến 900.000 bảng Anh.[159] Ngày 21 tháng 11, Lampard đã đến Belgrade, Serbia để được điều trị bởi nữ bác sĩ Marijana Kovacevic, người từng chữa trị chấn thương cho một số cầu thủ tại giải Ngoại hạng Anh như Albert Riera, Yossi Benayoun, Fabio Aurelio, Glen Johnson và Robin van Persie. Tuy nhiên, phương pháp chữa trị của bác sĩ Kovacevic gây nhiều tranh cãi vì bà dùng một thứ chất lỏng chiết xuất từ nhau thai ngựa để tăng nhanh quá trình hồi phục chấn thương và phương pháp này tỏ ra có hiệu quả khi 2 cầu thủ của Liverpool, Riera và Benayoun đã bình phục chấn thương sớm hơn dự kiến.[160]

World Cup 2010

Ngày 31 tháng 5 năm 2010, Lampard đã được huấn luyện viên Capello chọn vào danh sách 23 cầu thủ Anh tham dự Giải vô địch bóng đá thế giới 2010 tại Nam Phi.[161] Tại giải đấu này, anh đã góp mặt trong đội hình chính thức của đội tuyển Anh ở cả bốn trận đấu. Đặc biệt trong trận đấu vòng hai với đội tuyển Đức, khi đội tuyển Anh đang bị dẫn trước 2-1, Lampard đã có cú dứt điểm bật mép dưới xà ngang dội xuống và trọng tài chính người Uruguay Jorge Larrionda cùng trọng tài biên Mauricio Espinosa đã không công nhận bàn thắng và cho trận đấu tiếp tục.[162] Tuy nhiên, những hình ảnh quay lại từ camera đã cho thấy bóng đã lăn qua vạch cầu môn khá sâu.[163] Sau trận đấu, thủ môn Manuel Neuer của đội tuyển Đức cũng thừa nhận anh cố tình đánh lừa trọng tài dù biết chắc bóng đã qua vạch vôi đến cả mét[164] và huấn luyện viên đội tuyển Đức Joachim Loew cũng cho rằng trọng tài đã sai lầm ở tình huống trên.[165] Huấn luyện viên Capello phát biểu rằng sai lầm trong tình huống này của trọng tài là bước ngoặt của trận đấu khiến đội tuyển Anh thua cuộc còn Lampard thì bức xúc phát biểu: "Đó là một bàn thắng rõ ràng. 40.000 người trên sân biết điều đó và tôi biết điều đó, chỉ có hai người là không.[166]"

Truyền thông Anh cũng đưa ra những lời chỉ trích nặng nề về quyết định của trọng tài Larrionda. Tờ The Sun mô tả: "Cả nước Anh đau xót vì thất bại nặng nề này, đó là nỗi buồn của cả dân tộc. Chúng ta bị loại bởi một tên trọng tài vô dụng". Tờ Independent thì tỏ ra tiếc nuối vì bàn thắng không được công nhận của Lampard: "Nếu Lampard ghi được bàn thắng ở tình huống đó, có thể mọi thứ đã khác. Khi chịu một sự ức chế về tâm lý, chúng ta đã vỡ trận và thua đậm ở hiệp 2".[167]

Ngày 29 tháng 6, chủ tịch FIFA Sepp Blatter đã phải gửi lời xin lỗi đến đội tuyển Anh vì là nạn nhân của sai lầm trọng tài.[168] FIFA cũng không cho phép trọng tài Jorge Larrionda và hai trợ lý của ông tiếp tục điều hành ở các trận đấu tiếp theo của World Cup 2010.[169]

Cùng với việc đội tuyển Anh bị loại, Frank Lampard còn lập một kỷ lục khác về việc tung ra 37 cú sút nhưng không ghi được bàn thắng, nhiều hơn bất kì một cầu thủ nào khác kể từ Giải vô địch bóng đá thế giới 1966.[170]

Euro 2012

Lampard lần đầu tiên được mang băng đội trưởng đội tuyển Anh trong trận đấu giao hữu với Đan Mạch ngày 9 tháng 2 năm 2011.[171] Tại vòng loại Euro 2012, Lampard có được hai bàn thắng đều từ chấm phạt đền trong các trận đấu với Wales và Thụy Sĩ.[172][173] Ngày 12 tháng 11 năm 2011, anh một lần nữa được mang băng đội trưởng đội tuyển Anh và đã ghi bàn thắng duy nhất trong trận giao hữu với đương kim vô địch thế giới Tây Ban Nha.[174]

Ngày 31 tháng 5 năm 2012, Lampard đã bị huấn luyện viên Roy Hodgson loại khỏi đội hình đội tuyển Anh tham dự Euro 2012 vì lý do chấn thương và tiền vệ Jordan Henderson đã được triệu tập thế chỗ của anh.[175]

World Cup 2014

Lampard và đồng đội bắt đầu chiến dịch vòng loại World Cup 2014 với chiến thắng 5-0 trước Moldova trong đó cá nhân anh có một cú đúp và bàn thắng đầu tiên của anh đến từ quả phạt đền thứ 100 mà đội tuyển Anh được hưởng trong lịch sử.[176] Lampard ghi bàn thắng thứ 26 trong màu áo đội tuyển ngang với thành tích của Bryan Robson, chỉ ba phút trước khi trận đấu kết thúc để đem về 1 điểm cho đội tuyển Anh trước Ukraina.[177] Với bàn thắng từ chấm phạt đền này, anh cũng trở thành cầu thủ đội tuyển Anh ghi nhiều bàn thắng nhất từ chấm phạt đền với thành tích 9 lần thành công, từ lần đầu tiên trong trận đấu với Áo tại Vòng loại World Cup 2006.[178]

Ngày 22 tháng 3 năm 2013, anh vượt qua thành tích ghi bàn của David Platt tại đội tuyển Anh với bàn thắng trong chiến thắng đậm 8-0 trước San Marino.[179] Ngày 10 tháng 9 năm 2013, anh chính thức có trận đấu thứ 100 cho đội tuyển trong trận đấu giao hữu với Ukraina.[6] Đội tuyển Anh kết thúc vòng loại với vị trí nhất bảng với Lampard đóng góp được bốn bàn thắng và giành vé trực tiếp đến Brasil.

Vào tháng 5 năm 2014, ở tuổi 35, anh vẫn tiếp tục có tên trong danh sách chính thức 23 cầu thủ Anh tham dự World Cup 2014.[180] Anh cũng được huấn luyện viên Roy Hodgson chỉ định làm đội phó của đội tuyển tại giải đấu này.[181]