Remaja

Thauvin merupakan pemain utama untuk pasukan remaja Perancis dan pernah mewakili pasukan bawah-18, bawah-19, bawah-20 dan bawah-21. Thauvin merupakan anggota skuad Perancis yang menjuarai Piala Dunia FIFA B-20 2013 di Turki. Beliau menjaringkan gol melalui sepakan penalti ketika menentang Uzbekistan di peringkat suku akhir[35] dan menjaringkan dua gol pada aksi separuh akhir menentang Ghana yang berakhir kemenangan 2-1 berpihak kepada Perancis.[36]

Senior

Thauvin telah dipanggil untuk menyertai skuad senior Perancis buat kali pertama untuk menghadapi perlawanan kelayakan Piala Dunia 2018 menentang Luxembourg dan perlawanan persahabatan menentang Sepanyol pada tiga hari kemudian. Namun, beliau tidak beraksi dalam kedua-dua perlawanan tersebut.[37] Pada 2 Jun 2017, Thauvin melakukan penampilan sulungnya untuk Les Bleus semasa menewaskan Paraguay 5–0 dalam perlawanan persahabatan selepas menggantikan Antoine Griezmann pada minit ke-80.[38]

Thauvin telah dipilih ke dalam skuad Piala Dunia FIFA 2018 di Rusia.[39] Beliau hanya beraksi selama satu minit di bawah kendalian pengurus Didier Deschamps yang menjuarai kejohanan itu pada aksi pusingan 16 terbaik menentang Argentina dengan menggantikan Kylian Mbappé.[40]

Pada 11 Jun 2019, Thauvin menjaringkan gol sepakan gunting yang juga gol antarabangsa sulungnya ketika menentang Andorra dalam aksi kelayakan Euro 2020. Beliau juga menyumbang kepada jaringan Wissam Ben Yedder pada 16 minit awal pada perlawanan itu.[41][42]