Im Juli 2008 trug sie einen gewichtigen Anteil zum Gewinn der U-19-Fußball-Europameisterschaft der Frauen 2008 der Italiener bei. Penzo nahm für ihr Heimatland Italien an der Fußball-Europameisterschaft der Frauen 2009 in Finnland teil. Ihr Debüt für die A-Nationalmannschaft gab sie am 19. September 2012 in Athen im Qualifikationsspiel zur Europameisterschaft 2013, beim torlosen Unentschieden gegen die Auswahl Griechenlands. Bei der vom 10. bis 28. Juli 2013 ausgetragenen Europameisterschaft in Schweden gehörte sie dem Kader der A-Nationalmannschaft an, kam als eine von drei Torhüterinnen allerdings nicht zum Turniereinsatz.