Fue internacional con la selección de fútbol de Italia en 42 ocasiones y marcó 19 goles. Debutó en la selección el 5 de junio de 1975, ante Finlandia en las eliminatorias para la Eurocopa 1976. En 1978 es convocado a la selección nacional, para participar en la Copa Mundial de Fútbol de 1978 donde fue una de las figuras, anotando dos goles: uno a Hungría en la victoria 3-1 y el gol de la victoria frente a Argentina 1-0 (considerado uno de los mejores goles del mundial). Bettega hizo una gran dupla de ataque con Paolo Rossi y la selección italiana ocuparía el cuarto lugar del torneo. Durante un encuentro por la Liga de Campeones, sufrió una grave lesión en los ligamentos de la rodilla, que lo mantuvo alejado de la selección durante casi dos años, por lo cual no pudo ser convocado para participar en la Copa Mundial de Fútbol de 1982. Su último encuentro con la selección lo disputó el 16 de abril de 1983, en la ciudad de Bucarest, ante Rumania en un encuentro por las eliminatorias para la Eurocopa 1984, que finalizó con marcador de 1-0 a favor de los rumanos.