В 1996 году Луиджи в составе молодёжной национальной команды выиграл молодёжный чемпионат Европы в Испании. В том же году в составе олимпийской сборной Италии Сартор принял участие в Олимпийских играх в Атланте. На турнире он сыграл в матче против команд Ганы. 22 апреля 1998 года в товарищеском матче против сборной Парагвая он дебютировал за сборную Италии, заменив во втором тайме Алессандро Неста.