Coloccini won in 2001 het WK onder 20 in eigen land. Hij speelde zijn eerste interland in het Argentijns voetbalelftal op 30 april 2003 tegen Libië. In 2004 won de verdediger goud op de Olympische Spelen. Hij maakt deel uit van de selecties voor de FIFA Confederations Cup 2005 en het wereldkampioenschap 2006 in Duitsland. Op 10 september 2013 speelde Coloccini zijn 39ste en laatste interland voor Argentinië, een kwalificatiewedstrijd voor het WK 2014 in en tegen Paraguay (2–5 winst). Door de overwinning plaatste Argentinië zich voor het hoofdtoernooi.