Gattuso từng được triệu tập vào đội tuyển U18 Italia dự VCK U18 Châu Âu năm 1995, nơi họ giành chức Á Quân. Anh cũng góp mặt trong đội hình U21 Italia vô địch Châu Âu 5 năm sau đó tại Slovakia.

Anh ra sân lần đầu cho ĐTQG Italia vào tháng 2 năm 2000 trong 1 trận giai hữu với Thụy Điển.

Trong suốt sự nghiệp, Gattuso đã chơi tổng cộng 73 trận trong màu áo đội tuyển quốc gia. Anh đã cùng đội bóng áo thiên thanh tham dự World Cup 2002, Euro 2004, World Cup 2006, Euro 2008, Confederations Cup 2009 và World Cup 2010.

Giải đấu thành công nhất của anh và đội tuyển Italia là World Cup 2006 tại Đức khi họ đã giành chức vô địch như một phép màu sau scandal Calciopoli đầy tai tiếng, Tại đây, Gattuso đã chứng minh anh là tiền vệ phòng ngự xuất sắc nhất TG vào thời điểm đó và thể hiện được tinh thần thép, luôn là chỗ dựa cho đồng đội.

Gattuso giã từ ĐTQG sau World Cup 2010, trận đấu cuối cùng của anh cho ĐT Italia là trận cuối cùng trong vòng bảng giải đấu này trước Slovakia, khi họ để thua 3-2 và bị loại.