Donnarumma na początku był bramkarzem w reprezentacji Włoch U-17 na Mistrzostwach Europy UEFA do lat 17 w 2015. W następnym roku 24 marca zadebiutował w kategorii wiekowej U-21 przeciwko Irlandii, stając się najmłodszym graczem, który grał dla zespołu w wieku 17 lat i 28 dni, bijąc dotychczasowy rekord, należący do Federico Bonazzoliego. W czerwcu 2017 został powołany do reprezentacji Włoch do lat 21 na młodzieżowe Mistrzostwa Europy w Polsce, które odbyły się w czerwcu.