Krome Leonardo Bonucci ekde la jaro 2010 estas membro de la itala nacia teamo de futbalo. Kadre de ĝi li kunkonkuris pri la Futbala Mondpokalo 2010, kie la teamo ne aparte sukcesis, sed ankaŭ pri la Eŭropa Futbal-Ĉampionado 2012, en kiu ĝi atingis la duan pozicion, kaj en la Eŭropa Futbal-Ĉampionado 2016, en kiu ĝi post longa kaj egalforta lukto malvenkis kontraŭ la germana teamo en la kvaronfinalo. Antaŭ membriĝo en la vira nacia teamo, li jam laŭ koncerna aĝo membris en la nacia teamo de sub-18-jaruloj, de sub-19-jaruloj kaj de sub-21-jaruloj.
