Esordì in [[nazionale di calcio italiana|nazionale]] il [[12 maggio]] [[1963]] nella partita vinta per 3-0 contro il {{NazNB|CA|BRA}} campione del mondo. In maglia azzurra disputò 22ventidue partite (con una presenza ai [[Campionato mondiale di calcio 1966|mondiali del 1966]] e la partecipazione ai vittoriosi [[campionato europeo di calcio 1968|Europei del 1968]]). Può vantarsi di aver segnato, nel [[1966]] una rete al grandissimo [[Lev Yashin]].
Bisogna dire che purtroppo - piu' per la nazionale che per lui - i selezionatori della rappresentativa maggiore non hanno mai avuto buon orecchio nei riguardi, non tanto di Guarneri quanto del tandem Guarneri-Picchi, il duo difensivo centrale piu' forte al mondo negli anni Sessanta, e per taluni storici del calcio, il piu' forte in assoluto. Tant'e' che mentre l'Inter con loro due ha vinto tantissimo, la nazionale senza di loro ha vinto pochissimo!
