Locatelli membuat debutnya dengan tim U21 Italia pada 23 Maret 2017, dalam pertandingan persahabatan 2×1 melawan Polandia. Pada bulan Juni 2017, ia dimasukkan ke dalam skuad U-21 Italia untuk Kejuaraan Eropa U-21 UEFA 2017.
oleh manajer Luigi Di Biagio. Italia tersingkir dari Spanyol di semifinal pada 27 Juni, setelah kekalahan 3-1.