Tarptautiniu lygiu Pirlo sužaidė 116 rungtynių Italijos nacionalinėje futbolo komandoje, o tai yra penktas visų laikų skaičius. 2002 m. jis debiutavo kaip vyresnysis žaidėjas, o 2004 m. olimpiadoje savo šaliai suteikė bronzinį medalį. Pirlo prisidėjo prie Italijos triumfo 2006 m. FIFA pasaulio čempionate, laimėjo bronzinį kamuolį ir buvo išrinktas į turnyro komandą. Jis pakartojo panašią sėkmę, kai Italiją vedė į 2012 m. UEFA Europos čempionato finalą. Pirlo taip pat atstovavo savo šaliai 2004 m.
2010 m. ir 2014 m. FIFA pasaulio čempionatai, 2009 m. ir 2013 m. FIFA Konfederacijų taurės.