Facchetti estreou pela Seleção Italiana no dia 27 de Março de 1963, em um jogo contra a Turquia, em Istambul, válido pelas Eliminatórias da Eurocopa (jogo vencido pela Itália por 1 a 0). Pela "Azzurra", ele disputou 94 partidas, recorde superado por grandes jogadores como Dino Zoff, Andrea Pirlo, Paolo Maldini, Fabio Cannavaro e Gianluigi Buffon. Venceu como capitão da equipe a Eurocopa de 1968, a única conquistada até hoje pela Itália. E ganhou também o histórico jogo contra a Alemanha nas semifinais da Copa do Mundo de 1970.