W latach 2000–2001 Dossena rozegrał cztery spotkania dla reprezentacji Włoch do lat 20. W dorosłej kadrze Włoch zadebiutował 17 listopada 2007 roku w towarzyskim meczu przeciwko RPA. Drugi raz w drużynie narodowej zagrał 20 sierpnia w zremisowanym 2:2 spotkaniu z Austrią. W 2009 roku Marcello Lippi powołał go do kadry na Puchar Konfederacji. W ostatnim meczu rundy grupowej z Brazylią Dossena strzelił samobójczą bramkę, a Włosi przegrali 0:3.