Anastasi, millî takımda ilk maçını 8 Haziran 1968'de Yugoslavya karşısında oynadı. İkinci millî maçını oynadığı 1968 Avrupa Futbol Şampiyonası final maçında Luigi Riva ile birlikte ülkesinin galibiyet gollerinden biri kaydetti. Fnal maçında Yugoslavya'ya kaydettiği bu gol, aynı zamanda kaydettiği ilk millî goldü. Batı Almanya'da düzenlenen 1974 FIFA Dünya Kupası'nda İtalya millî futbol takımının bir parçası olarak 3 grup maçında da forma giydi. İlk ve tek Dünya Kupası golünü Haiti karşısında kaydetti. Anastasi, millî formayla toplamda 25 maç oynayıp 8 gol kaydetti.