Wraz z kadrą Deschampsa udał się na swoją czwartą imprezę piłkarską, Mistrzostwa Świata 2018 w Rosji. Startował w każdym meczu poza pierwszym, grupowym spotkaniu przeciwko reprezentacji Australii. Udało im się wygrać grupę wygrywając z Peru i bezbramkowo remisując z Danią. Po drodze do finału Francja wygrała z Argentyną, Urugwajem i Belgią, gdzie przeciwko drużynie "La Albiceleste" Giroud asystował, a mecz wygrała Francja wynikiem 4:3. W finale Francuzom udało się pokonać z Chorwację 4:2, a Olivier Giroud boisko opuścił dziesięć minut przed ostatnim gwizdkiem.
W 2021 udał się na swoje trzecie Mistrzostwa Europy, odbywające się z rocznym opóźnieniem. Tam Francja jednak zagrała poniżej oczekiwań odpadając od razu po wyjściu z grupy przeciwko Szwajcarii za sprawą konkursu rzutów karnych. Giroud swój rzut karny wykorzystał, a do siatki z jedenastu metrów nie trafił wówczas Kylian Mbappé.