شاركت تونس ست مرات في كأس العالم، أكبر حدث لكرة القدم للرجال في العالم، في أعوام 1978، 1998، 2002، 2006، 2018و2022. وخلال جميع المشاركات، لم تتمكن تونس من التقدم إلى ما بعد مرحلة المجموعات. تأهلت تونس لكأس العالم لأول مرة في تاريخها في 1978 في الأرجنتين، حيث تنافست في المجموعة الثانية بقيادة المدرب عبد المجيد الشتالي. أصبحت تونس أول منتخب أفريقي وعربي يفوز بمباراة في كأس العالم، بعد الانتصار على المكسيك بنتيجة 3−1 في أول مباراة لها في المسابقة. ثم خسر الفريق أمام بولندا 0−1 وتعادل مع ألمانيا الغربية المدافعة عن اللقب 0−0، وخرج من البطولة في مرحلة المجموعات. سجل علي الكعبي، المختار ذويبونجيب غميض أهداف الفريق.
فشلت تونس في التأهل لكأس العالم للنسخ الأربع التالية حتى عودتها بعد 20 عامًا إلى كأس العالم 1998 في فرنسا، حيث تنافست في المجموعة السابعة بقيادة المدرب البولندي هنري كاسبرتشاك. خسر الفريق مباراتيه الأوليين أمام إنجلترا 0−2 وكولومبيا 0−1، وتعادل مع رومانيا في الجولة الأخيرة 1−1. سجل إسكندر السويح هدف تونس الوحيد في البطولة. تأهلت تونس لكأس العالم 2002 في كوريا الجنوبية واليابان، حيث لعبت مبارياتها في اليابان، وتنافست في المجموعة الثامنة بقيادة المدرب عمار السويح. خسر الفريق مباراته الأولى أمام روسيا 0−2، ثم تعادل 1−1 مع بلجيكا قبل أن يخرج مرة أخرى بعد هزيمة 0−2 أمام اليابان المضيفة. سجل رؤوف بوزيان هدف تونس الوحيد. تأهلت تونس لكأس العالم 2006 في ألمانيا حيث تنافست في المجموعة الثامنة بقيادة المدرب الفرنسي روجيه لومير. تعادل المنتخب التونسي في المباراة الأولى مع السعودية بنتيجة 2−2، ثم تعرض لهزيمتين أمام إسبانيا القوية بنتيجة 1−3 رغم تقدمه في الدقائق الأولى، ثم أمام أوكرانيا بنتيجة 0−1. سجل زياد الجزيري، راضي الجعايديوجوهر المناري أهداف تونس الثلاثة في البطولة.
فشلت تونس في التأهل للنسختين التاليتين في جنوب إفريقيا والبرازيل، وعاد الفريق إلى المنافسة بعد غياب دام 12 عامًا في كأس العالم 2018 في روسيا، حيث تنافس في المجموعة السابعة بقيادة المدرب نبيل معلول. لم يرتقِ أداء الفريق حيث جاء في مجموعة صعبة ضمت إنجلترا، بلجيكاوبنما التي تأهلت لأول مرة. عانى الفريق من هزيمتين متتاليتين أمام خصوم أوروبيين: إنجلترا 1−2 وهزيمة ثقيلة أمام بلجيكا القوية 2−5. ومع ذلك، فاز الفريق في مباراته الأخيرة ضد بنما 2−1. سجل وهبي خزري هدفين، بينما سجل كل من فرجاني ساسي، ديلان برونوفخر الدين بن يوسف هدفًا واحدًا. تأهلت تونس إلى كأس العالم 2022 في قطر، وهي النسخة الأولى التي تقام في العالم العربي. تنافس الفريق في المجموعة الرابعة بقيادة المدرب جلال القادري. تعادل الفريق مع الدنمارك 0−0، ثم خسر أمام أستراليا 0−1، لكنه فاز على فرنسا، حاملة اللقب، 1−0. لكن الفريق لم يتمكن من التأهل إلى دور الستة عشر بسبب فوز الدنمارك على أستراليا، وخرجت تونس من دور المجموعات مجددًا. سجل الخزري هدف تونس الوحيد.
انطلقت بطولة كأس العالم 2006، المباراة الأولى في 14 يونيو ضد المملكة العربية السعودية، التي استخدم فيها لومير نظام 4-4-2. كانت إصابة فرانسيلودو سانتوس أقوى مهاجم في تونس قبل قبل البطولة ذات أهمية خاصة، مع ذلك تم استدعائه ضمن تشكيلة كأس العالم. والآخر كان اهتمام ديفيد جمالي. في المباراة الافتتاحية، التي كانت عادة للمدافع الأيمن حاتم الطرابلسي، الذي لعب في هذا المكان منذ سنوات، كان مكانًا في قوة الفريق. وعلى رأس القائمة ياسين الشيخاويوزياد الجزيري، الذي يلعب للمرة الثانية في بطولة كأس العالم. قبل المباراة، كان من المتوقع أن تكون تونس التي يدربها لومير أقوى من المملكة العربية السعودية، لكن اتضح خلاف ذلك. بينما تقدمت تونس بهدف زياد الجزيري، تمكنت السعودية من العودة إلى المباراة وتسجيل هدفين لكن في اللحظات الأخيرة من المباراة تمكنت تونس من إنهاء المباراة بالتعادل 2–2 بهدف قاتل للاعب راضي الجعايدي،[37] خاب أمل لومير بالنتيجة. وفي المباراة الثانية واجهت تونس إسبانيا المنتخب الأقوى التي هزمت أوكرانيا في الجولة الأولى بقيادة راؤول غونزاليسوإيكر كاسياسوكارليس بويولوسيرخيو راموس. اعتمد لومير على نظام خطة الدفاع النموذجي 4-5-1، حيث كان زياد الجزيري رأس الحربة. بشكل استثنائي تم استبدال ديفيد جمالي، الذي لعب كمدافع يساري في المباراة الافتتاحية، بزميله أنيس العياري. بدأت تونس المباراة بقوة وسجلت الهدف الأول بإمضاء جوهر المناري. ومع ذلك، قامت إسبانيا بتغييرات هجومية في الشوط الثاني وقام راؤول غونزاليس وزملائه بهجمة مرتدة على الحارس علي بومنيجل، سجلوا من خلالها هدف التعادل بعد ذلك بخمس دقائق، سجل فرناندو توريس الهدف الثاني لإسبانيا، وأخيرًا في الدقيقة 90 هدف من ركلة جزاء حسم المباراة بنتيجة 3–1.
لم يكن لومير سعيدًا بالنتيجة على الرغم من أنه اعتبر تكتيكاته جيدة، ولكن بسبب خطأ واحد، سجلت إسبانيا هدف التعادل. وأكد لومير أيضا أن تونس يجب أن تفوز في المباراة الأخيرة ضد أوكرانيا إذا كانت ترغب في الاستمرار. ضد أوكرانيا، عاد لومير إلى خطة 4-4-2، وهذه المرة كان أفضل زوج هجومي زياد الجزيريوحامد النموشي. المباراة كانت تسير نحو التعادل السلبي لكن طبيعة المباراة تغيرت عندما تلقى المهاجم التونسي زياد الجزيري إنذارا ثانيا في المباراة وتم طرده بالبطاقة الحمرا. لدهشته، لم يرفع لومير أي شخص كمهاجم ولكنه لعب لأكثر من نصف ساعة بدون مهاجم. بالإضافة إلى ذلك، قم الحكم بإعلان ركلة جزاء مشتبه فيها سجلها أندري شيفتشينكو. رد لومير فقط بعد 79 دقيقة عندما أدخل فرانسيلودو سانتوسوشوقي بن سعادة. حصل سانتوس على فرصتين في المباراة لكنه فشل في التسجيل. وانتهت المباراة في النهاية بنتيجة 1–0،[38] تم إقصاء تونس مرة أخرى من دور المجموعات. بعد المباراة، قال لومير إنه يشارك خيبة الأمل مع أنصار تونس، لكن الحياة تستمر.
لعبت المباراة الأولى ضد إنجلترا، التقى الفريقان في مباراتين، بما في ذلك مباراة واحدة في مرحلة المجموعات كأس العالم 1998، انتهت بفوز إنجلترا 2–0. وسجلت إنجلترا في الدقيقة 11 عندما أوقف معز حسن رأس جون ستونز من ضربة ركنية من الجهة اليسرى، لكنه لم يتمكن من إنقاذ متابعة هاري كين من مسافة قريبة. تم استبدال حسن بعد أربع دقائق مع فاروق بن مصطفى بسبب إصابة في وقت سابق من المباراة، بعد اصطدامه باللاعب جيسي لينغارد. لينغارد تسديدة من الصليب أشلي يونغ[39] إلى البعيد. بعد 10 دقائق، تعادل فرجتني ساسي من ركلة جزاء بعد معاقبة كايل ووكر بسبب ضربة كوع على فخر الدين بن يوسف.[40] تلقى كين مناشدة من ركلة جزاء في غضون خمس دقائق من بداية الشوط الثاني، حيث يبدو أنه أعاقه لاعبان تونسيان في الزاوية.[41] في الوقت الإضافي، مرّ هاري ماغواير بزاوية كيران تريبير من اليمين إلى طريق كين، الذي سددها داخل المرمى بعد أن تركه حراً في القائم الخلفي،[42] وانتهى اللقاء بهزيمة 1–2.[43] المباراة الثانية لعبت بلجيكا، واجه الفريقان بعضهما البعض في ثلاث مباريات، بما في ذلك مباراة واحدة في مرحلة المجموعات كأس العالم 2002، والتي انتهت بالتعادل 1–1.[44] بعد 6 دقائق فقط من المباراة، تم اعتبار التحدي المتأخر الذي حققه اللاعب صيام بن يوسف على فريق إدين هازارد، باستخدام تقنية الفار، متواجداً داخل المنطقة مباشرة وتمكن من تسجيل ركلة الجزاء في الزاوية السفلية اليسرى. بعد عشر دقائق، دريس ميرتنز داخل نصف مناطق الدفاع التونسي مباشرة قبل التقدم وتمرير الكرة إلى روميلو لوكاكو. ثم سدد ضربة منخفضة في اتجاه فاروق بن مصطفى في الزاوية اليمنى السفلى. ضربة حرة من وهبي خزري من اليسار قوبل بها ديلان برون، التي لامست رأسه وباغتت تيبو كورتوا. عثر توماس مونييه على لوكاكو داخل منطقة الجزاء، والتي قام بتمريرة فوق بن مصطفى. تمريرة طويلة من توبي ألدرفيريلد على صدر هازارد، ثم قام بمباغتة بن مصطفى ليسجل هدف. قابل ميتشي باتشوايي كرة عرضية من اللاعب يوري تيليمانس في الجهة الخلفية بضربة حرة من تسديدة من كرة عرضية الهف الخامس لبلجيكا.[45] سجل خزري الهدف الثاني في الوقت المحتسب بدل الضائع بعد الدوران في منطقة الجزاء.[46][47] المباراة الثالثة لعبت ضد بنما، إذ الفريقان لم يلتقيا من قبل أبدا.[48] وكان الفريقان قد استبعدا بالفعل من البطولة قبل المباراة. تقدمت بنما في الدقيقة 33 بعد تسديدة من خوسيه رودريغيز من خارج منطقة الجزاء انحرفت عن ياسين مرياح واستقرت في الشباك. في الدقيقة 51، عثر نعيم سليتي على وهبي خزري أسفل الجهة اليمنى وحول كرة عرضية أخيرة من فخر الدين بن يوسف على بعد ست ياردات. في الدقيقة 66، أنهى خزري كرة عرضية من الجهة اليسرى من قبل أسامة الحدادي من مسافة قريبة في الجهة الخلفية.[49][50] فازت تونس بمباراة في كأس العالم بعد 40 عامًا منذ فوزها 3–1 على المكسيك في عام 1978،[51] وهكذا، كانت جميع انتصارات تونس في كأس العالم ضد فرق أمريكا الشمالية.[52]
في المجموعة الرابعة من كأس العالم 2022، فرضت تونس التعادل 0–0 على الدنمارك المصنفة عاشرة عالميا،[53] رغم أن عصام الجبالي سجل هدفا ألغي بداعي التسلل. بفضل أدائه البطولي في هذه المباراة، حصل عيسى العيدوني على جائزة رجل المباراة.[54] في المباراة الثانية، بلي الفريق بهزيمة 0–1 أمام أستراليا، تعرض الإطار الفني واللاعبون لانتقادات لاذعة بسبب ضعف خط الوسط والهجوم، مما قلل فرص تونس في التأهل لدور الـ16.[55] في المباراة الأخيرة ضد فرنسا بطلة العالم، وضع وهبي خزري تونس في المقدمة في الدقيقة 58 بتسديدة منخفضة في الزاوية اليمنى السفلية.[56] في هذه المرحلة، كانت تونس في وضع يسمح لها بالتأهل إلى المجموعة. ومع ذلك بعد دقيقتين، تقدمت أستراليا أمام الدنمارك في المباراة الأخرى في نفس الوقت مما أخرج تونس من المراكز المؤهلة.[57] في الوقت المحتسب بدل الضائع، سجل أنطوان غريزمان هدفًا ليجعل النتيجة 1−1 لكن الهدف أُلغي بمساعدة حكم الفيديو بداعي التسلل. واصلت أستراليا الفوز على الدنمارك مما يعني أن تونس احتلت المركز الثالث في المجموعة وفشلت في التأهل لمرحلة خروج المغلوب. حصل الكابتن وهبي خزري على جائزة رجل المباراة.[58] كان هذا أول فوز لتونس على منتخب أوروبي في كأس العالم، وجمع الفريق أكبر حصيلة من النقاط (4 نقاط) في دور المجموعات منذ ظهوره الأول عام 1978 (3 نقاط). في هذا السياق، أعلن وهبي خزري اعتزاله اللعب دوليا بعد 9 سنوات، لعب خلالها 74 مباراة سجل فيها 25 هدفًا.[59] بعد الإقصاء من كأس العالم طالب القادري الإستقالة لكن المكتب الجامعي رفض ذلك ، حيث مدد عقده إلى 2024.[60]