Gilardino khoác áo đội tuyển quốc gia lần đầu năm 2004, anh đã dự 2 kỳ World Cup (2006, 2010) và 2 kỳ Confederations Cup (2009, 2013). Trong 56 trận khoác áo đội tuyển anh đã ghi 19 bàn.