Op 15 augustus 2012 speelde hij zijn tweede interland voor Italië. In een met 1–2 verloren oefenduel met Engeland speelde hij de volledige negentig minuten mee. Gedurende deze wedstrijd vormde Astori een duo centraal achterin met Angelo Ogbonna. In 2013 werd hij opgenomen in de selectie voor de FIFA Confederations Cup in Brazilië. Hij speelde in één wedstrijd, waarin hij tevens zijn eerste interlanddoelpunt maakte: in de 24e minuut schoot hij Italië op een 0–1-voorsprong tegen Uruguay. Hij werd in de zesennegentigste minuut vervangen voor Leonardo Bonucci. Uiteindelijk werd het 2–2 en Italië won de strafschoppenreeks.