마르키시오는 생애 첫 대표팀 골을 2011년 8월 7일 세르비아와의 유로 2012 지역 예선전에서 경기를 시작한 지 몇 분 후에 넣었다. 그 골은 이탈리아 국가대표팀에서 유벤투스 소속 선수들의 250번째 득점이었다. 2011-12 시즌이 끝난후, 마르키시오는 유럽과 월드컵 챔피언으로 군림하는 스페인에 결승전에서 0-4로 패배하기 전까지 UEFA 유로 2012에서 이탈리아의 놀라운 선전속에서 매경기 선발 출전하였다. 1년뒤에 그는 2013년 FIFA 컨페더레이션스컵 명단에 포함됐다.