피를로는 2000년 이탈리아 U-21팀의 주장을 맡았으며, 2000년 하계 올림픽 대표팀에 선발되었고, 2004년 하계 올림픽에는 와일드카드로 출전하여 동메달을 땄다. 그리고 UEFA 유로 2004, 2006년 FIFA 월드컵 등 여러 국제 대회에 참가하였고, 2006년 FIFA 월드컵에서는 우승을, 유로 2012에서는 준우승을 차지했다.