Kariera reprezentacyjna W reprezentacji Włoch zadebiutował 3 marca 2010 w zremisowanym 0:0 towarzyskim meczu z Kamerunem. 1 czerwca 2010 Marcello Lippi powołał go do kadry na Mistrzostwa Świata w RPA. Dwa dni później Bonucci strzelił honorowego gola dla Włochów w przegranym 1:2 spotkaniu przeciwko Meksykowi. Na mundialu Bonucci nie zagrał w żadnym ze spotkań. 3 września 2010 zdobył zwycięską bramkę w wygranym 2:1 pierwszym meczu eliminacji do Mistrzostw Europy 2012 z Estonią. Wraz z reprezentacją Włoch na ME w 2012 zajął drugie miejsce. Z kolei w 2021 grając na Mistrzostwach Europy w Piłce Nożnej 2020 zdobył wraz z reprezentacją Włoch złoty medal. W finale turnieju strzelił gola na 1:1. Zakończył karierę w maju 2024 roku
Sukcesy Inter Mediolan Primavera: Młodzieżowe mistrzostwo Włoch: 2006/2007 Młodzieżowy Puchar Włoch: 2005/2006
Inter Mediolan: Mistrzostwo Serie A: 2005/2006
Juventus F.C.: Mistrzostwo Serie A: 2011/2012, 2012/2013, 2013/2014, 2014/2015, 2015/2016, 2016/2017 Puchar Włoch: 2014/2015, 2015/2016, 2016/2017 Superpuchar Włoch: 2012, 2013, 2015, 2018
Włochy: Mistrzostwa Europy 2012: 2. miejsce Puchar Konfederacji 2013: 3. miejsce Mistrzostwa Europy 2020: 1.