Antara tahun 1993 dan 1996, Inzaghi melakukan 14 kemunculan untuk pasukan bawah-21 Itali dengan menjaringkan tiga gol kesemuanya. Beliau sebahagian daripada skuad bawah-21 Itali yang menjuarai Kejohanan Bola Sepak bawah-21 UEFA 1994. Inzaghi membuat debut untuk pasukan senior Itali pada Tournoi de France, menentang Brazil pada 8 Jun 1997 di bawah bekas pengurus bawah-21, Cesare Maldini dan Inzaghi melakukan hantaran kepada Alessandro Del Piero untuk menjaringkan gol. Perlawanan berkesudahan Itali seri 3-3. Beliau menjaringkan gol untuk pasukan kebangsaan Itali pada 18 November 1998 dalam perlawanan persahabatan yang berkesudahan seri 2-2 bertemu Sepanyol. Sejak itu, beliau menjaringkan 25 gol dalam 57 kemunculan. Beliau turut dipanggil bagi mewakili Itali dalam kejohanan Piala Dunia 1998, Euro 2000, Piala Dunia 2002 dan Piala Dunia 2006.

Walaupun Inzaghi tidak menjaringkan sebarang gol pada kejohanan Piala Dunia 1998 di Perancis, beliau banyak bermain sebagai pemain gantian. Beliau masuk ke padang dari bangku simpanan dan membuat hantaran kepada Roberto Baggio untuk menjaringkan gol pada perlawanan terakhir kumpulan menentang Austria dan perlawanan berkesudahan Itali menang 2-1, sekali gus Itali menjadi juara kumpulan. Namun, laluan Itali terhenti di peringkat separuh akhir pada penentuan penalti bertemu pasukan tuan rumah, Perancis yang kemudian menjadi juara. Di kejohanan Euro 2000, beliau menjadi salah satu penyerang yang tersenarai dalam kesebelasan utama di bawah pengurus baru Itali, Dino Zoff. Beliau menjaringkan dua gol sepanjang kejohanan berlangsung. Gol pertamanya menerusi tendangan penalti pada perlawanan pembukaan Itali sewaktu menentang Turki lalu memastikan Itali menang 2-1 dan beliau dianugerahkan sebaai pemain terbaik perlawanan. Gol keduanya pula pada perlawanan separuh akhir menentang Romania dan perlawanan berkesudahan Itali menang 2-0. Selain itu, beliau juga melakukan hantaran kepada Stefano Fiore untuk menjaringkan gol pada perlawanan kedua di peringkat kumpulan menentang tuan rumah, Belgium, Itali menang 2-0. Persembahan terbaik Inzaghi membantu Itali melangkah ke perlawanan akhir sebelum mereka kecundang di tangan Perancis sekali lagi menerusi gol emas. Bersama Francesco Totti, beliau bersama-sama menjadi penjaring terbanyak bagi pasukan Itali sepanjang kejohanan itu diadakan.

Di bawah jurulatih Giovanni Trapattoni yang menggantikan Zoff, Inzaghi merupakan penjaring terbanyak bagi pasukan Itali ketika kempen kelayakan Piala Dunia 2002 dan kelayakan UEFA Euro 2004. Selain itu, beliau mencatatkan hatrik pertamanya untuk Itali ialah ketika menang 4-0 ke atas Wales di laman sendiri pada 6 September 2003 Beliau tidak menjaringkan sebarang gol ketika Piala Dunia 2002 berlangsung dan beliau hanya melakukan dua penampilan sebelum Itali tersingkir di pusingan 16 kepada pasukan tuan rumah, Korea Selatan meskipun beliau menjaringkan gol namun tidak disahkan pada aksi terakhir kumpulan menentang Mexico yang berkesudahan seri 1–1.

Kecederaan lutut dan buku lali yang dialami Inzaghi memaksanya untuk menundakan tugas antarabangsanya selama dua tahun sebelum prestasi beliau menaik di peringkat kelab, sehinggalah beliau dipanggil oleh jurulatih kebangsaan Itali, Marcello Lippi bagi menghadapi kejohanan Piala Dunia 2006 di Jerman. Disebabkan Itali terdapat banyak penyerang terkenal dan cemerlang seperti Alessandro Del Piero, Francesco Totti dan Luca Toni, Inzaghi hanya melakukan satu kemunculan dengan menggantikan Alberto Gilardino pada perlawanan terakhir peringkat kumpulan menentang Republik Czech pada 22 Jun 2006. Beliau menjaringkan gol sulungnya di kejohanan itu dengan memperdayakan Petr Čech satu demi satu sebelum menyumbat ke dalam jaringan lawan. Tambahan lagi, beliau menjadi pemain tertua menjaringkan gol di Piala Dunia untuk pasukan Itali selepas Daniele Massaro. Itali akhirnya menjuarai kejohanan itu dengan membalas dendam atas kekalahannya pada dua kejohanan utama lalu menerusi tendangan penalti pada perlawanan akhir.

Berikutan kejayaan Itali meraih trofi Piala Dunia keempatnya, Inzaghi kemudian membuat enam kemunculan di bawah pengurus baru, Roberto Donadoni dalam kempen kelayakan UEFA Euro 2008 dengan menjaringkan tiga gol. Beliau tidak dipanggil ke kejohanan akhir dan beliau membuat kemunculan terakhirnya untuk Itali pada 8 September 2007 menentang Perancis dan kedua-dua pasukan terikat seri 0-0 di Milan.

Inzaghi kini merupakan penjaring keenam terbanyak dalam sejarah pasukan kebangsaan Itali dengan 25 gol, bersama-sama Adolfo Baloncieri dan Alessandro Altobelli.

Statistik

Gol antarabangsa