Ngày 9/10/2010, Dimitri Payet Pháp lần đầu tiên được gọi lên tuyển gặp chính Romania và  Luxembourg ở vòng loại Euro 2012.
 
Dù chỉ xuất hiện trên sân 4 phút cuối khi thay cho Karim Benzema, Payet để lại dấu ấn bằng pha kiến tạo cho Yoann Gourcuff ghi bàn giúp Pháp giành chiến thắng trước Romania. Nhưng một thời gian sau đó, anh đã bị phớt lờ và đến tận tháng 3/2016 mới được gọi lên tuyển trở lại. 
 
Và đêm qua, Payet trở thành người cứu cả tuyển Pháp trong 90 phút tưởng chừng sự thất vọng đã bao trùm sân vận động Stade de France. Một pha kiến tạo cho Olivier Giroud ghi bàn mở tỷ số và cú dứt điểm hoàn hảo như đường cong tuyệt mỹ ấn định thắng lợi 2-1 cho Pháp. 
 
Trên đất Paris, khi những ngôi sao sáng giá như Paul Pogba và Antoine Griezmann đều gây ra sự thất vọng tràn trề, thì Payet đã làm nên sự khác biệt nhờ cái đầu tỉnh táo và cả kỹ thuật điêu luyện trong lối chơi.
 
Sau khi lập siêu phẩm, Payet đã khóc. Tiền vệ của West Ham tâm sự: "1 năm trước, không ai nghĩ tôi sẽ có tên trong đội hình ĐT Pháp dự Euro 2016. Nhưng tôi đã nỗ lực tập luyện cật lực và hôm nay, tôi đã ghi bàn giúp ĐT Pháp chiến thắng. Tôi thực sự không ngăn nổi những giọt nước mắt..."