Perin là sự lựa chọn số một của đội tuyển U17 Italia tại Giải vô địch bóng đá U-17 châu Âu 2009 và Giải vô địch bóng đá U-17 thế giới 2009. 

Năm 2010, anh nằm trong thành phần của đội U19 tham gia giải vô địch U-19 châu Âu.

Cũng trong 2010, Perin có lần ra sân đầu tiên cho đội U21 khi anh 17 tuổi vào ngày 11 tháng tám.

Anh lần đầu được gọi lên đội tuyển quốc gia cho một trận giao hữu với Anh tại Bern ngày 15 tháng tám 2012. Bấy giờ Azzurri đang được dẫn dắt bởi Cesare Prandelli.

Perin đã được đưa vào danh sách rút gọn của Prandelli cho World Cup 2014 ở Brasil,[7] và sau đó cũng có tên trong danh sách 23 tuyển thủ chính thức. Anh trở thành cầu thủ trẻ nhất đội tuyển bấy giờ và là người duy nhất chưa ra sân lần nào. Tuy nhiên đội tuyển Ý đã rời giải sau đó với chỉ vỏn vẹn 3 điểm, 1 trận thắng và 2 trận thua, chỉ ghi được 2 bàn thắng và bị thủng lưới 4 bàn.

Anh có trận đầu tiên cho đội tuyển quốc gia ngày 18 tháng 11 năm 2014, trong chiến thắng 1-0 trước Albania, khi vào sân thay cho Savaltore Sirigu trong 17 phút cuối[8]

Vào ngày 9 tháng năm 2016, Perin dính chấn thương khi đang thi đấu cho Genoa, bỏ lỡ cơ hội cùng đội tuyển tại Euro 2016[9]