מיד בתום השעייתו, ב-29 באפריל 1982, הוזמן רוסי לסגל הנבחרת הלאומית לקראת מונדיאל 1982. במונדיאל, הוביל רוסי את נבחרת איטליה לגביע המיוחל, ואף סיים כמלך השערים של הטורניר וכשחקן המצטיין. משחקו הידוע היה בסיבוב השני בו כבש שלושער נגד נבחרת ברזיל, במשחק בו ניצחה נבחרת איטליה 3:2. בחצי הגמר כבש צמד בניצחון 2:1 על פולין. הוא כבש את שערה הראשון של איטליה בניצחון במשחק הגמר מול , שהסתיים בתוצאה 3:1. אחרי המונדיאל, רוסי היה שותף לזכייה של יובנטוס בגביע האיטלקי, בשתי אליפויות, בגביע המחזיקות, בסופר קאפ אחד ובגביע אירופה לאלופות. בקיץ 1985 עבר רוסי למילאן, אך כבש רק שני שערים בעשרים משחקים. אף על פי כן, זומן לסגל המסכם למונדיאל 1986, אך לא זכה לשחק במהלך הטורניר. הופעתו האחרונה במדי הנבחרת הייתה מול סין, זמן קצר לפני המונדיאל.