W 2004 roku razem z reprezentacją Włoch do lat 21 De Rossi zdobył mistrzostwo Europy juniorów. W tym samym roku wywalczył również brązowy medal igrzysk olimpijskich oraz zadebiutował w dorosłej reprezentacji Włoch. Razem z nią zdobył mistrzostwo świata (2006) i wicemistrzostwo Europy (2012), a także grał w ćwierćfinale Mistrzostw Europy 2008 i Mistrzostwach świata 2010.