Pela Seleção Italiana, Zambrotta disputou 98 jogos oficiais e jogou três Copas do Mundo, três Eurocopas, a Copa das Confederações de 2009, além dos Jogos Olímpicos de 2000. Ele fez parte do time que chegou a final da Euro 2000 e também foi selecionado para a equipe do torneio da Euro 2004. Na conquista do tetra italiano na Copa de 2006, teve excelentes atuações.