Pada 18 Disember 2010, dalam temu ramah bersama surat khabar Algeria, Le Buteur, Ghoulam mengatakan bahawa beliau ingin mewakili Algeria di kejohanan antarabangsa walaupun dilahirkan di Perancis.[5] Pada 5 Mei 2011, jurulatih pasukan bawah-23 Algeria, Azzedine Aït Djoudi mengumumkan bahawa Ghoulam meragui untuk menyertai pasukan tersebut walaupun telah dipanggil oleh Persekutuan Bola Sepak Algeria.[6] Pada 6 Oktober 2011, selepas dipanggil untuk menyertai pasukan bawah-21 Perancis, Ghoulam berkata beliau amat gembira bersama pasukan itu.[7]

Pada 23 November 2012, dalam temu ramah berikutan perlawanan liga menentang Valenciennes, Ghoulam mengatakan beliau ingin mewakili Algeria di Piala Negara-Negara Afrika 2013.[8] Beberapa hari kemudian, Persekutuan Bola Sepak Algeria mengesahkan maklumat melalui kenyataan akhbar di laman webnya.[9] Ghoulam terpilih dalam skuad Algeria di Piala Negara-Negara Afrika 2013 di Afrika Selatan] tetapi beliau tidak memasuki sebarang perlawanan.[10] Pada 26 Mac 2013, Ghoulam membuat debut untuk Algeria ketika menang 3-1 ke atas Benin dalam perlawanan kelayakan Piala Dunia 2014, beliau juga membuat hantaran untuk gol pertama Algeria.[11]

Ghoulam terpilih dalam skuad Algeria untuk Piala Dunia FIFA 2014 di Brazil. Beliau mula bermain bersama Algeria di pentas Piala Dunia ketika menentang Belgium dalam perlawanan pembukaan di mana Algeria kalah tipis 2-1. Dalam dua perlawanan peringkat kumpulan yang lain, beliau tidak diturunkan namun beliau diturunkan ketika peringkat kalah mati menentang Jerman.