شاركت تونس ست مرات في كأس العالم، أكبر حدث لكرة القدم للرجال في العالم، في أعوام 1978، 1998، 2002، 2006، 2018 و2022. 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 ذويب ونجيب 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 الجعايدي وجوهر 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، بلجيكا وبنما 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 برون وفخر 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.