In dienst van Varese werd de spits ook opgeroepen voor het Italiaanse elftal. Zijn debuut voor de "Azzurri" maakte Anastasi in de finale van het EK voetbal 1968 tegen Joegoslavië. Die eindigde in een 1-1 gelijkspel, waardoor er vier dagen later een tweede finalewedstrijd werd georganiseerd. Hierin tekende de 20-jarige Anastasi voor het tweede doelpunt van de avond (2-0), waarmee hij de wedstrijd in het voordeel van de Italianen beslechte.