С 2002 по 2011 (с перерывами) Сара Андзанелло выступала за национальную сборную Италии, за которую провела 278 матчей. За этот период волейболистка приняла участие в двух чемпионатах мира (2002 и 2006), двух розыгрышах Кубка мира (2007 и 2011), двух чемпионатах Европы (2005 и 2011) и ещё в ряде других крупнейших международных соревнований. Вместе со «скуадрой адзуррой» она выигрывала золотые награды чемпионата мира (в 2002), Кубка мира (в 2007 и 2011), а также «серебро» и «бронзу» Гран-при и «серебро» чемпионата Европы (2005).