W seniorskiej reprezentacji Włoch Balotelli zadebiutował 10 sierpnia 2010 w przegranym 0:1 towarzyskim spotkaniu przeciwko WKS, będącym pierwszym meczem Włochów pod wodzą nowego selekcjonera Cesare Prandellego.
Swą pierwszą bramkę dla reprezentacji zdobył 11 listopada 2011 roku w meczu towarzyskim z Polską, rozgrywanym na Stadionie Miejskim we Wrocławiu.
Wraz z reprezentacją Włoch na Mistrzostwach Europy 2012 zajął drugie miejsce. Na tym turnieju strzelił trzy bramki (jedną w meczu fazy grupowej z Irlandią i dwie w spotkaniu półfinałowym z Niemcami).
Statystyki kariery Statystyki klubowe aktualne na dzień 12 listopada 2023 KlubSezonLigaLigaPuchary krajoweEuropaLiga Mistrzów UEFA – 34 (9); Liga Europy UEFA – 15 (6)OgólnieWystępyGoleWystępyGoleWystępyGoleWystępyGoleLumezzane2005/2006Serie C12000—20Inter Mediolan2006/2007Serie A000000002007/2008Serie A11344001572008/2009Serie A228206131102009/2010Serie A26951814011Manchester City2010/2011Premier League176516328102011/2012Premier League2313216332172012/2013 (j.)Premier League1412141203AC Milan2012/2013 (w.)Serie A131200—13122013/2014Serie A3014111034118Liverpool2014/2015Premier League1617152284AC Milan (wyp.)2015/2016Serie A20132—233OGC Nice2016/2017Ligue 12315114128172017/20182818119738262018/201910000—ko100Marsylia2018/2019Ligue 115800—158Brescia2019/2020Serie