Belia

Belotti telah dipanggil untuk menyertai pasukan bawah-19 Itali buat kali pertama pada Disember 2011 untuk menghadapi perlawanan menentang pasukan wakil daripada Lega Pro pada Disember 2011. Beliau telah menjaringkan gol dalam perlawanan itu yang berakhir dengan kemenangan pasukan bawah-19 dengan kedudukan 4-2.[37][38] Dalam pusingan kelayakan elit Kejohanan Eropah Bawah-19 2012, beliau tampil sebagai penyerang Itali menerusi formasi pasukan 4–2–3–1.[39] Dalam kempen itu, beliau telah menjaringkan satu gol dalam tiga perlawanan .[40]

Belotti telah menjaringkan empat gol dalam sembilan penampilan untuk pasukan bawah-20. Pada 14 Ogos 2013, beliau melakukan penampilan pertamanya untuk pasukan bawah-21 dalam perlawanan persahabatan menewaskan Slovakia 4-1. Pada 5 September, beliau tampil dalam aksi kelayakan Kejohanan Eropah Bawah-21 2015 menentang Belgium yang berakhir dengan kekalahan 3-1. Pada 14 November, beliau seterusnya menjaringkan gol sulungnya bersama pasukan bawah-21 ketika menundukkan Ireland Utara. Pada 5 September 2014, beliau berjaya menjaringkan dua gol dalam aksi kempen kelayakan Kejohanan Eropah menewaskan Serbia 3-2.

Ketika di bawah kendalian pengurus Luigi Di Biagio, Belotti telah mengambil bahagian dalam Kejohanan Eropah Bawah-21 2015 yang berlangsung di Republik Czech. Beliau telah menjaringkan gol pembukaan dalam perlawanan terakhir Itali menewaskan England. Namun, keputusan kemenangan itu tidak cukup untuk melayakkan Itali ke peringkat separuh akhir apabila skuad azzurrini menghuni tempat ketiga dalam peringkat kumpulan di belakang dua pasukan finalis kejohanan itu nanti iaitu Portugal dan Sweden.[41]

Senior

Pada 27 Ogos 2016, Belotti telah dipanggil untuk menyertai skuad senior Itali buat kali pertama ketika di bawah kendalian pengurus Gian Piero Ventura untuk menghadapi perlawanan persahabatan menentang Perancis pada 1 September dan perlawanan kelayakan Piala Dunia 2018 menentang Israel pada 5 September.[42] Beliau melakukan kemunculan sulungnya bersama skuad senior sebagai pemain gantian dalam perlawanan persahabatan menentang Perancis yang berakhir dengan kekalahan 3-1.[43] Belotti menjaringkan gol pertamanya untuk Itali pada 9 Oktober dengan menghasilkan gol pembukaan permainan dalam aksi kelayakan Piala Dunia menewaskan Macedonia.[44]