Maldini az olasz válogatottsági csúcstartó a maga 126 fellépésével, amelyeken 7 gólt szerzett (mindegyiket hazai meccseken). Azon 3 Milan-játékos egyike, akik hazájuk válogatottjában válogatottsági csúcstartók (a másik kettő Cafu és Dario Šimić). A válogatottal Maldini közel sem volt olyan sikeres, mint a Milannal, ugyanis az "azzurrikkal" sosem sikerült semelyik nagy trófeát megnyernie. Miután Maldini csapatával 3. lett rendezőként az 1990-es labdarúgó-világbajnokságon, 1994-ben játszotta első és egyetlen világbajnoki döntőjét, ahol tizenegyesekkel kikaptak Brazíliától. Maldini játszott továbbá az 1998-as és a 2002-es, kevésbé sikeres világbajnokságokon is, ám itt először a negyeddöntőben, majd már a legjobb 16 között búcsúzott a válogatott. Maldini továbbá játszott az 1988-as, az 1996-os és a 2000-es Európa-bajnokságon is. Itt legjobb eredménye szintén a döntő volt a 2000-es Eb-n, ahol a franciáktól szenvedtek vereséget. Maldini a 2002-es vb utáni kiesés után döntötte el, hogy visszavonul a válogatott szerepléstől. Hiába hívta Trapattoni a 2004-es Eb-re, valamint Marcello Lippi a 2006-os vb-re, amelyet meg is nyertek az olaszok, Maldini mindkét meghívást visszautasította.