W styczniu 2013 roku Vunipola otrzymał powołanie do ekipy England Saxons, drugiej reprezentacji Anglii, jednak z uwagi na liczne kontuzje w pierwszym zespole brał udział w zgrupowaniu seniorskiej kadry przed Pucharem Sześciu Narodów. Mimo wszystko na swój debiut w pierwszej reprezentacji Billy (także z powodu własnego urazu) musiał poczekać do maja tego samego roku, kiedy otrzymał powołanie na serię spotkań w Ameryce Południowej. Debiutował w pierwszym sparingu na Twickenham Stadium, wchodząc z ławki rezerwowych w meczu z Barbarian F.C. Tydzień później w starciu z CONSUR XV, mieszaną reprezentacją kontynentu, pojawił się w podstawowym składzie Anglii i zdobył w meczu trzy przyłożenia. Kolejnych siedem dni później jako rezerwowy pojawił się w oficjalnym starciu z Argentyną w Salcie. Swój pierwszy występ w meczu testowym uświetnił zdobytym przyłożeniem. Następnie uczestniczył w ośmiu kolejnych spotkaniach reprezentacji, w tym w podstawowym składzie z Australią czy Nową Zelandią a także w trzech meczach w ramach Pucharu Sześciu Narodów 2014, nim z dalszego w nim udziału wykluczył go uraz. Za kadencji Stuarta Lancastera Vunipola pełnił ważną rolę w drużynie. Otrzymał powołanie na rozgrywany w Anglii Puchar Świata 2015 zdobywając m.in. jedno z przyłożeń w meczu otwarcia z Fidżi. Podczas mistrzostw nie zdołał jednak pomóc swojej reprezentacji, która nie awansowała do fazy pucharowej, gdyż w drugim spotkaniu, z Walią, nadwyrężył więzadła w kolanie i zmuszony był zrezygnować z dalszego udziału w turnieju.