* Penampilan dan gol di klub senior hanya dihitung dari liga domestik dan akurat per 3 Maret 2012 (UTC) ‡ Penampilan dan gol di tim nasional akurat per 27 Juli 2011
Diouf memperkuat timnas Senegal, sejak tahun 2000. Ia termasuk dalam skuad Senegal di Piala Dunia FIFA 2002. Pada tahun 2004, ia terpilih dalam daftar FIFA 100. Pada bulan Oktober 2007, ia memutuskan untuk pensiun dari timnas Senegal.[2] Namun, sebulan kemudian, Diouf kembali dipanggil untuk memperkuat timnas Senegal.[3] Pada 3 April 2009, ia kembali mengumumkan pensiun dari timnas Senegal.[4]
Kontroversi
Diouf dikenal dengan perangai buruknya di dalam dan di luar lapangan yang kerap membuat sejumlah kontroversi. Di dalam lapangan, ia beberapa kali mendapat hukuman karena meludahi penonton dan pemain serta penghinaan terhadap wasit dan pihak lawan bertandingnya. Pada bulan November 2004, Diouf meludahi wajah pemain Portsmouth Arjan de Zeeuw.[5] Ia kemudian didenda 2 kali gaji mingguan oleh klubsnya saat itu, Bolton Wanderers dan dihukum larangan bermain 3 pertandingan oleh FA.[6] Sebelumnya, ia mendapat denda dari pihak kepolisian setelah terbukti meludahi seorang bocah berumur 11 tahun pendukung Middlesbrough saat timnya ditahan imbang pada bulan November 2004.[7] Tahun 2004 ia dihukum tidak boleh bermain di pertandingan internasional setelah melakukan penghinaan kepada wasit Ali Bujsaim.[8] Di luar lapangan, ia pernah ditahan dan didenda oelh kepolisian Manchester karena kedapatan mengendarai mobil tanpa SIM.[9]