International gab Pierino Prati sein Debüt für die Italienische Fußballnationalmannschaft unter Ferruccio Valcareggi am 6. April 1968 gegen Bulgarien. Er gewann mit den "Azzuri" die in Italien abgehaltene Europameisterschaft von 1968, wobei er im ersten von zwei Finalspielen gegen Jugoslawien dabei war. Bei der Weltmeisterschaft 1970 in Mexiko wurde Prati mit der Nationalmannschaft Vizeweltmeister, kam aber im Verlauf des Turnieres nicht zum Einsatz.