W reprezentacji po raz pierwszy pojawił się w 28 maja 1999 podczas meczu Ligi Światowej przeciwko Australii. Włosi wygrali wtedy 3:0. Kolejną szansę otrzymał podczas Mistrzostw Europy w Wiedniu, w 1999. Wtedy też trener Andrea Anastasi, w jednym z meczów posadził na ławkę rezerwowych wielką gwiazdę – Andreę Gardiniego i postanowił, że w wyjściowym składzie zagra Mastrangelo. Po tym spotkaniu okrzyknięto Luigiego gwiazdą. Włosi zdobyli wtedy złoty medal. Również po tych zawodach najmocniejsze kluby świata rozpoczęły walkę o transfer Mastrangelo. Na kolejnych Mistrzostwach Europy, Włosi obronili tytuł, a w finałowym meczu Luigi Mastrangelo zdobył 13 punktów blokiem. Dzięki temu zdobył nagrodę dla najlepszego blokującego tych Mistrzostw.