ในปี 2006 รอสซีได้รับเชิญจากบรู๊ซ อารีน่า โค้ชทีมชาติสหรัฐอเมริกาในขณะนั้น ให้เข้าร่วมแคมป์ฝึกซ้อมก่อนศึกฟุตบอลโลก 2006 แต่รอสซีได้ปฏิเสธไป เนื่องจากเขาต้องการเล่นให้กับอิตาลี

เขาได้ลงเล่นให้กับอิตาลีตั้งแต่ชุด U-16 ไปจนถึง U-21 ก่อนที่จะได้ลงเล่นในศึกยูโร U-21 และคว้าสิทธิ์ไปเล่นโอลิมปิกเกมส์ 2008 ได้สำเร็จ ซึ่งในศึกโอลิมปิก รอสซียิงได้ 4 ประตู กลายเป็นดาวซัลโวสูงสุดของรายการ แม้จะไปถึงแค่รอบก่อนรองชนะเลิศเท่านั้น

มาร์เชลโล ลิปปี้ เทรนเนอร์ทีมชาติอิตาลีชุดใหญ่ได้เรียกตัวเขามาติดทีมในเดือนกันยายน 2008 เพื่อทำศึกฟุตบอลโลก 2010 รอบคัดเลือกโซนยุโรป โดยได้ประเดิมสนามในเกมเสมอ 0-0 กับบัลแกเรีย ก่อนที่รอสซี่จะทำประตูแรกในทีมชาติได้ในเกมอุ่นเครื่องกับไอร์แลนด์เหนือเมื่อเดือนมิถุนายน 2009

ประตูในนามทีมชาติ