Sau khi có được thành công từ rất sớm ở các giải đấu quốc tế khi còn trẻ, trong đó có 2 danh hiệu Vô địch châu Âu lứa tuổi U-21, Panucci được triệu tập vào đội hình Đội tuyển bóng đá quốc gia Italia tham gia Thế vận hội Mùa hè 1996, Giải bóng đá vô địch thế giới 2002, Giải vô địch bóng đá châu Âu 2004 và Giải vô địch bóng đá châu Âu 2008, chơi 57 trận và ghi được 4 bàn thắng.