במדי נבחרת איטליה ערך טארדלי את הופעת הבכורה שלו במשחק מול פורטוגל באפריל 1976. טורניריו הבינלאומיים הראשונים עם הנבחרת היו מונדיאל 1978 ויורו 1980. טארדלי היה מהשחקנים המצטיינים של הנבחרת האיטלקית שזכתה במונדיאל 1982, לאחר שהבקיע שני שערים במהלך הטורניר. במשחק הגמר, מול נבחרת גרמניה המערבית, הבקיע שער בניצחון 1-3, ולאחריו התפרסם כשרץ לעבר ספסל נבחרתו בשאגות: "גול!". חגיגה זו הפכה לאחת מהבולטות בתולדות הכדורגל. טארדלי שיחק בפעם האחרונה במדי הנבחרת בספטמבר 1985, ובסך הכל ערך במדיה 81 הופעות - מקום 11 בדירוג כל הזמנים של הנבחרת נכון ל-2017, בצוותא עם פרנקו בארזי וג'וזפה ברגומי.