14 november 2010 togs Diamanti för första gången ut i landslaget. Han gjorde sin debut 17 november mot Rumänien. Efter att inte ha funnits med i några landslag de kommande ett och ett halvt året tog Diamanti ut av Cesare Prandelli till Europamästerskapet i fotboll 2012. Diamanti gjorde där tre inhopp och slog in den avgörande straffen i kvartsfinalen mot England.