Im Mai 2016 berief Nationaltrainer Antonio Conte Tonelli in den Kader für das erste Trainingslager, dass der Nationalmannschaft als Vorbereitung auf die Europameisterschaft in Frankreich diente. Er wurde jedoch nicht in den 30-köpfigen vorläufigen Kader berufen und seitdem nicht weiter berücksichtigt. Im Oktober 2018 wurde Tonelli nochmals von Roberto Mancini nominiert, blieb allerdings ohne Einsatz. Seitdem wurde er nicht mehr berücksichtigt.