Vieri kam 2004 zu einer EM- und 1998 sowie 2002 zu jeweils einer WM-Teilnahme. Bei den beiden Weltmeisterschaften konnte er trotz seiner Tore (fünf bzw. vier in insgesamt neun Spielen) das Ausscheiden Italiens nicht verhindern. Die WM-Teilnahme 2006 blieb ihm aufgrund einer schweren Knieverletzung verwehrt.