Andreolo vertrat bereits 1935 mit der Celeste die Farben Uruguays beim Campeonato Sudamericano und gewann mit ihr dort den Südamerikameistertitel. Der italienische Nationaltrainer Vittorio Pozzo holte den Uruguayer 1936 ins italienische Nationalteam, wo er als Bindeglied zwischen Defensive und Offensive zu einem der wichtigsten Spieler im System von Pozzo wurde. Sein erstes Spiel absolvierte er am 17. Mai 1936 gegen Spanien (1:1). Mit Italien errang er den Weltmeistertitel 1938 in Frankreich. Sein letztes von insgesamt 26 Länderspielen bestritt Andreolo 1942.