友马里奥·巴洛特利2008年8月13日念同造益亲消儿银林学，巴洛特利终于获得意大利国籍，并在新闻发布会上同一天，否无矿他表示想为意大利U21上阵。8月29日，卡西拉吉表示巴洛特利会入选意大利U21参加对希腊U21及克罗地亚U21的赛事。在1-1战平希腊U21的赛事中他取得了第一个意大利U21进球。在2009年U21复土养简欧洲足球锦标赛外围赛附加赛对阵以色列U21的赛事梅开二度。
2009年6月19日，2009年U21欧洲足球锦医衡题标赛决赛周分组赛对阵东道主瑞典U21的赛事中，巴洛特利在23分钟射入一球为球队领先1-0，但在36分钟，他因侵犯对方束皮波叶不军球员而被红牌罚离场。
在2012年欧洲国家杯小组赛C组首场对西班牙，巴洛特利把握到西班牙后防失误而得到单刀机会，但忽然慢下来“思考人生”，被拉莫斯化解危机，随即被教练调离场，数分钟后顶替他上场的替迪纳塔莱为意大利取得领先入球。随后小组赛第二场对阵克罗地亚，巴洛特利全场有共计超过4次具有威胁的打门，是意大利前场状态最为出色的球员之一，但却在下半时被换下；随即意大利队失去领先优势最终被逼平。不过小组赛最后一轮对阵爱尔兰的比赛中，在意大利队只有获胜才有可能晋级的情况下，巴洛特利下半场第74分钟替补出场，于第89分钟时接到派路开出的角球禁区线附近踢出高难度的凌空抽射破门，协助意大利2:0取胜并以小组第二名的身份惊险出线。
马里奥·巴洛特利2012年6月28日，波兰华沙国家体育场欧洲国家杯半决赛，巴洛特利在上半场分别接到队友卡萨诺和蒙托利沃的精准妙传，两度攻破德国队门将诺伊尔把守的球门，帮助球队以2:1战胜了夺冠热门德国队。7月1日对阵西班牙的欧洲杯决赛赛事中，被寄予厚望的意大利竟以0:4惨败于对手，巴洛特利在赛后流下泪水。[5]
2014年6月15日进行的世界杯D组一场焦点对决中，两支世界劲旅英格兰队和意大利队狭路相逢。经过90分钟争夺，意大利以2：1赢得胜利，取得小组赛开门红。巴洛特利打入制胜球。6月17日，意大利队在里约热内卢进行的世界杯小组赛中，2比1战胜英格兰。第78分钟，巴洛特利门前7米处头球破门得分，从而帮助意大利队锁定胜局。[6]
2017年5月3日，据意大利媒体消息，尼斯前锋巴洛特利可能会在今年六月重返意大利国家队大名单。之前，现年26岁的巴洛特利曾代表意大利国家队出战33场比赛，他最后一次身披蓝衣战袍登场还要追溯到2014年巴西世界杯(意大利0-1乌拉圭)。去年夏天加盟法甲尼斯后，巴洛特利已经代表球队出战26场比赛，斩获16粒进球。今年6月7日，意大利国家队将在法国尼斯与乌拉圭国家队进行一场友谊赛。据《Mediaset Premium》的报道称，届时意大利国家队主帅文图拉可能会征召巴洛特利。同时，《Mediaset Premium》认为，对于渴望回归蓝衣军团的巴洛特利来说，这是一次非常理想的机会，而且他很熟悉安联-里维耶拉球场。[14]