Coloccini fu tra i convocati della selezione giovanile che vinse i Mondiali di categoria nel 2001. Fece il suo esordio in nazionale maggiore nel 2003: l'anno successivo partecipò alle Olimpiadi di Atene, vincendo la medaglia d'oro. È stato poi convocato per la Confederations Cup nel 2005 e per il Mondiale 2006.