Luongo vertrat die kanadische Nationalmannschaft erstmals bei der Junioren-Weltmeisterschaft 1998. Als zweiter Torhüter hinter Mathieu Garon kam er zu drei Einsätzen im Turnierverlauf und belegte mit der Mannschaft den achten Platz. Ein Jahr später war er bei der U20-Junioren-Weltmeisterschaft 1999 im Tor der Kanadier als Stammtorhüter gesetzt und beendete zwei von sieben Begegnungen ohne Gegentreffer. Im ersten Spiel gegen die Slowakei hielt er 36 Schüsse und schaffte seinen ersten Shutout. Luongo führte die kanadische Mannschaft ins Finalspiel der Junioren-Weltmeisterschaft und unterlag der russischen Mannschaft mit 2:3 in der Verlängerung. Somit gewann er die Silbermedaille und wurde im Anschluss ins All-Star-Team der Weltmeisterschaft gewählt und als bester Torwart des Turniers ausgezeichnet.