Franco Baresi được gọi vào danh sách chính thức của đội tuyển Quốc gia Italia tham dự Euro 1980 khi ông 20 tuổi. Ở giải đấu được tổ chức ngay trên sân nhà, Gli Azzurri đã giành hạng tư. Tuy nhiên, không được như người anh trai Giuseppe, Franco không được ra sân một trận nào. Đây cũng là giải đấu duy nhất mà cả hai anh em nhà Baresi đều được gọi lên tuyển cho một giải đấu lớn.

Ở tuổi 22, Baresi lại được triệu tập cho chiến dịch FIFA World Cup 1982. Italia chung cuộc giành được chức vô địch thứ 3 trong lịch sử sau khi đánh bại Tây Đức ở trận chung kết. Nhưng lại một lần nữa, Baresi không được ra sân một phút nào.

Ông có trận đấu chính thức đầu tiên cho đội tuyển ở vòng loại Euro 1984 gặp Romania ngày 14 tháng 12 năm 1982. Italia sau đó không thể vượt qua vòng loại.

Hai năm sau, Ông nằm trong thành phần của đội tuyển tham gia Olimpics 1984, nơi mà họ giành được vị trí thứ 4 sau khi thua Brazil trong trận bán kết và bị Nam Tư đánh bại trong trận tranh hạng ba. Baresi có được một bàn thắng vào lưới Đội tuyển Mỹ ở vòng bảng.

Dẫu cho việc thi đấu ấn tượng tại Milan, Ông không được Enzo Bearzot triệu tập cho World Cup 1986. Phải mãi cho tới kì Euro 2 năm sau, ông mới có được vị trí chính thức trong đội hình xuất phát.

Ở kì World Cup diễn ra trên sân nhà 1990, Baresi đã thi đấu ấn tượng giúp Azzurri giữ sạch lưới trong 5 trận liên tiếp, trước khi bị nhà đương kim Vô địch Argentina ghi bàn gỡ hòa ở trận bán kết và sau đó bị đánh bại trên chấm 11 mét. Italia năm đó giành vị trí thứ ba chung cuộc, chỉ để thủng lưới đúng 2 bàn; riêng Franco Baresi, Paolo Maldini và vua phá lưới Salvatore Schillaci có tên trong đội hình tiêu biểu của giải đấu.

Baresi trở thành đội trưởng của Đoàn quân thiên thanh cho chiến dịch World Cup 1994 dưới sự dẫn dắt của Arrigo Sacchi. Ở lượt đấu thứ 2 vòng bảng gặp Na Uy, ông gặp chấn thương dẫn tới việc phải nghỉ hầu như phần còn lại của giải đấu. Thế nhưng 25 ngày sau, ông vừa kịp bình phục để góp mặt trong trận chung kết. Màn trình diễn xuất sắc đến khó tin của ông đã bảo vệ mành lưới Italia trong suốt 120 phút trước hàng công thượng hạng của Brazil, trong một ngày mà Azzurri không có những Alessandro Costacurta hay Mauro Tassotti. Tuy vậy, từ một người hùng, Baresi lại sút trượt quả 11 mét đầu tiên trong loạt đấu súng; tiếp theo sau đó là 2 cú sút không thành công của Massaro và Baggio, đã kết liễu giấc mơ vô địch của người Ý.

Sau World Cup năm ấy, Baresi có thêm một lần thi đấu cho đội tuyển trước khi chính thức từ giã ở tuổi 34,trao lại tấm băng đội trưởng của mình cho Paolo Maldini.

Tổng cộng, Ở đội tuyển Quốc gia, ông có 81 lần ra sân, ghi được 1 bàn trong trận giao hữu với Liên Xô, và là một trong số ít các cầu thủ giành được cả huy chương vàng, bạc, đồng ở các kỳ World Cup.