De Sciglio speelde acht interlands en maakte één doelpunt in het Italiaans elftal onder 19; in 2012 kwam hij vijfmaal in actie voor Italië –21. De Sciglio maakte zijn debuut in het Italiaans voetbalelftal op 31 maart 2013 in een vriendschappelijke interland tegen Brazilië (2–2 gelijkspel). In juni 2013 nam hij met Italië deel aan de FIFA Confederations Cup in WK-gastland Brazilië. Hij speelde mee in vier van de vijf wedstrijden van Italië op het toernooi. In de strafschoppenserie in de kwartfinale tegen Uruguay benutte De Sciglio een van de strafschoppen. Op het WK 2014 speelde De Sciglio één groepswedstrijd (0–1 nederlaag tegen Uruguay). Op 23 mei 2016 werd hij opgenomen in de selectie voor het Europees kampioenschap 2016 in Frankrijk. Italië werd in de kwartfinale na strafschoppen uitgeschakeld door Duitsland.