Mặc dù sinh ra ở Argentina nhưng Camoranesi lại khoác áo Đội tuyển bóng đá quốc gia Ý từ năm 2003. Anh tham dự Giải vô địch bóng đá châu Âu 2004, Giải vô địch bóng đá châu Âu 2008, và Cúp Liên đoàn các châu lục 2009; anh còn tham dự Giải vô địch bóng đá thế giới 2010, và là thành viên đội hình Ý lên ngôi ở Giải vô địch bóng đá thế giới 2006.