Di tingkat internasional, Riva berhasil meraih gelar Kejuaraan Eropa 1968 dan menjadi "runner-up" Piala Dunia 1970 bersama tim nasional Italia. Ia juga turut ambil bagian dalam Piala Dunia 1974. Dengan torehan 35 gol dalam 42 pertandingan antara tahun 1965 hingga 1974, Riva menjadi pencetak gol terbanyak untuk tim nasional Italia.