Pada awal September 2015, Koulibaly berganti federasi dan bergabung dengan tim nasional sepak bola Senegal. Koulibaly melakukan debutnya pada 5 September 2015 di kualifikasi AFCON melawan Namibia dengan kemenangan 2-0. Dia adalah anggota skuad Senegal yang ambil bagian di Piala Afrika 2017.

Pada Mei 2018, ia masuk dalam skuat 23 pemain Senegal untuk Piala Dunia FIFA 2018 di Rusia dan pada Januari 2022, ia masuk dalam Skuad 23 pemain Senegal untuk Piala Afrika 2021 dari Negara-negara Piala Afrika 2021 di Kamerun.

PENGHARGAAN

Genk :

Belgian Cup: 2012–13