Tunisien var det bättre laget i första halvlek mot ett Frankrike som bytte nio spelare i startelvan sedan deras senaste match.
Nader Ghandri hade en boll i mål i den åttonde minuten, men det underkändes för offside.
Men Tunisien fortsatte att visa att de var det motiverade laget på planen och i den 58:e minuten gjorde Wahbi Khazri 1-0 med ett snyggt skott.
I andra halvlek bytte Frankrikes förbundskapten Didier Deschamps bland annat in stjärnorna Kylian Mbappé, Antoine Griezmann och Ousmane Dembele. Men även om de skapade chanser så höll Tunisien ut och tog en gigantisk skrällseger mot den regerande världsmästaren.
I matchens allra sista minut kvitterade Griezmann, men det underkändes för offside efter videogranskning.
Då Tunisien gjorde mål var de vidare som grupptvåa, men då Australien gjorde 1-0 mot Danmark fick de finna sig i att bli trea i gruppen. De har fortfarande aldrig tagit sig till ett slutspel i VM.
Frankrike, som redan innan matchen var klart för åttondelsfinal, får nu möta tvåan ur gruppen med Polen, Argentina, Saudiarabien och Mexiko. De möts senare ikväll.