* Penampilan dan gol di klub senior hanya dihitung dari liga domestik dan akurat per 5 November 2023 ‡ Penampilan dan gol di tim nasional akurat per 17 November 2023
Bersama tim nasional Italia U-19, Zaniolo ikut ambil bagian di Kejuaraan Eropa U-19 tahun 2018. Saat itu, Italia berhasil mencapai babak final, namun akhirnya dikalahkan oleh Portugal dengan skor 4-3 setelah babak perpanjangan waktu.[1]
Ia membuat debut untuk tim nasional Italia U-21 pada tanggal 11 Oktober 2018, dalam pertandingan persahabatan melawan Belgia yang berakhir dengan kekalahan 0-1.
Ia akhirnya mendapat kesempatan untuk debut bersama tim senior Italia pada tanggal 23 Maret 2019. Ia masuk menggantikan Verratti dalam kemenangan 2–0 di kandang melawan Finlandia dalam laga pembuka babak kualifikasi Euro 2020.[4]