In linea con la politica spesso seguita dal regime fascista in quegli anni, Orsi fu ben presto naturalizzato e poté quindi giocare nella nazionale italiana: esordì con una doppietta contro il il 6 dicembre 1929 a Milano. Con la nazionale azzurra Orsi si laureò campione del mondo nel 1934, nell'edizione della Coppa Rimet disputatasi in Italia, torneo nel quale siglò 3 reti; questo successo inframezzò le vittorie del 1930 e del 1935 nella Coppa Internazionale.