2012 wurde er erstmals von Cesare Prandelli in den Kader der A-Nationalmannschaft für das Freundschaftsspiel gegen England am 15. August berufen. Hierbei kam er allerdings nicht zum Einsatz, da Salvatore Sirigu die volle Spielzeit über auf dem Feld stand. Perin gehörte in der Folge regelmäßig zum Kader der Italiener und war auch Teilnehmer der WM 2014, wo er aber ebenfalls nicht zum Einsatz kam. Sein erstes Länderspiel absolvierte er am 18. November 2014 im Freundschaftsspiel gegen Albanien. In der Folge blieb er fester Bestandteil der "Squadra Azzurra", verpasste allerdings die Teilnahme an der EM 2016. Erst am 4. Juni 2018 absolvierte Perin sein zweites und bisher letztes Länderspiel gegen die Niederlande. Seine letzte Nominierung erfolgte am 15. März 2019, seither wurde er nicht mehr berücksichtigt.