2004年11月17日，当时年仅20岁3个月3天的基耶利尼在1-0击败芬兰的友谊赛中场休息结束后替补出场，迎来了自己的国家队生涯首秀。
在2007年11月21日3-1击败法罗群岛的欧洲杯预选赛中，基耶利尼收获了自己的国家队生涯首球。
2012年11月14日，基耶利尼在1-2不敌法国的友谊赛中作为队长首发出场，这也是他第一次出任国家队队长。
在2014年10月10日2-1击败阿塞拜疆的欧洲杯预选赛中，基耶利尼上演了自己国家队生涯的唯一一次梅开二度。值得一提的是，意大利在本场比赛中的丢球也是基耶利尼打进的乌龙球。
2021年举办的欧洲杯中，基耶利尼作为队长与意大利队一同夺冠，这也是他国脚生涯中的唯一冠军。