L'Italia al Mondiale di Giappone 2012 Under-20 è inserita nel gruppo B con Brasile, Corea del Sud e Nigeria. L'esordio avviene il 19 agosto a Saitama contro le brasiliane: l'Italia è in vantaggio 1-0 al 90', per quella che sarebbe una vittoria storica, ma al 92' un errore difensivo consente al Brasile di pareggiare. Nella seconda partita l'Italia viene sconfitta dalla Corea del Sud 2-0 ed esce dal mondiale nell'ultima partita contro la Nigeria perdendo 4-0. Rosucci gioca le intere partite da titolare e da capitano.