Sansone melakukan penampilan sulungnya untuk bawah-17 Itali pada November 2007 bersama dengan rakan sepasukannya di Bayern, Roberto Soriano. Kedua-dua pemain itu telah dipanggil untuk menyertai kejohanan antarabangsa di Minsk pada 2008.[11] Beliau telah menjaringkan gol pada aksi kedua kejohanan semasa menewaskan Belarus yang berakhir dengan kemenangan Itali 3-0.[12] Namun, beliau tidak dipanggil untuk mengambil bahagian dalam Kejohanan Eropah Bawah-17 2008.

Beliau telah beraksi untuk pasukan bawah-19 pada 11 Mac 2009 dalam perlawanan kedua pada musim 2009–10 . Beliau juga telah dipanggil untuk menghadapi perlawanan persahabatan berikutnya menentang Ukraine yang menyaksikan Ukraine sedang melakukan persiapan untuk bertanding ke Kejohanan Eropah Bawah-19 2009. Beliau telah menjaringkan gol dalam pertembungan itu yang berkesudahan dengan keputusan terikat seri 2-2.[13] Beliau seterusnya digugurkan daripada pasukan apabila beliau tidak dipanggil untuk menyertai pasukan bawah-18 untuk menyertai kejohanan persahabatan yang diadakan di Slovakia.[14] Pada November 2009, beliau telah dipanggil oleh pasukan bawah-19 untuk menghadapi kempen kelayakan Kejohanan Eropah Bawah-19 2010. Beliau telah menggantikan kapten pasukan, Jacopo Sala dalam perlawanan pertama. Pada dua perlawanan berikutnya, beliau beraksi sebagai barisan kesebelasan utama pasukan dengan menjadi pemain sayap sambil bergandingan dengan Mattia Destro dan Nicolao Dumitru ketika menentang San Marino dengan mengatasi pemain pilihan, Marco D'Alessandro. Dalam perlawanan terakhir menentang Republik Ireland, Sansone bergandingan dengan Destro dalam formasi 4-4-2. Sansone kemudiannya telah dipilih dalam satu[15] daripada tiga aksi persahabatan menjelang kelayakan elit Kejohanan Eropah 2010. Namun, beliau tidak menerima panggilan lagi apabila beberapa pemain utama telah pulih daripada kecederaan dan kembali daripada khidmat mewakili pasukan bawah-21 seperti Fabio Borini, Roberto Soriano dan lain-lain.

Sansone melakukan penampilan pertamanya bersama pasukan bawah-20 pada Februari 2012. Beliau juga beraksi dalam aksi persahabatan tidak rasmi bersama dengan Itali B pada Disember 2011.

Pada 31 Mei 2015 Sansone telah mendapat panggilan pertama untuk menyertai skuad senior oleh jurulatih Antonio Conte.[16] Pada 16 Jun 2015, Sansone beraksi dalam perlawanan pertamanya bersama skuad senior ketika menjadi pemain gantian menggantikan Stephan El Shaarawy pada minit ke-68 permainan menentang Portugal dalam aksi persahabatan.[17]