Olivier Giroud został powołany w skład 23-osobowej reprezentacji Francji na Mistrzostwa Świata w Piłce Nożnej 2014 w Brazylii. Na Mundialu w Brazylii Giroud zdobył jedną bramkę w meczu przeciwko Szwajcarii. Zaliczył także 1 asystę w tym samym meczu. Przez większość czasu Giroud przegrywał rywalizację z Karimem Benzemą. Ostatecznie Francja odpadła w ćwierćfinale przegrywając 1:0 z Niemcami. Po mundialu nie brał udziału w jesiennych meczach towarzyskich reprezentacji ze względu na kontuzję stawu skokowego odniesioną 23 sierpnia 2014 w meczu z Evertonem (wrócił na boisko dopiero w listopadzie 2014).
W 2010 Francję ogłoszono gospodarzem Mistrzostw Europy w roku 2016. Giroud został powołany przez Didiera Deschampsa do kadry, która w meczu otwarcia mierzyła się z reprezentacją Rumunii. Olivier Giroud strzelił pierwszą bramkę na tym turnieju pokonując rumuńskiego bramkarza w drugiej połowie. Ostatecznie mecz zwyciężyła Francja wynikiem 2:1. Reprezentacji Girouda udało się awansować do finału gdzie miała zmierzyć się z reprezentacją Portugalii, po drodze pokonując m.in. Islandię wynikiem 5:2. W finale przegrali po bramce Portugalczyka Edera.