Amelia kam in der italienischen U-21 Nationalmannschaft regelmäßig zum Einsatz, und gewann mit dieser Mannschaft 2004 das U-21 Turnier und die Bronzemedaille bei den Olympischen Spielen in Athen. Dank seiner ausgezeichneten Leistung im Dress des AS Livorno empfahl sich Amelia in der Saison 2005/06 für die italienische A-Nationalmannschaft. Im November 2005 feierte er gegen die Elfenbeinküste sein Debüt, als er in der zweiten Halbzeit für Christian Abbiati eingewechselt wurde. Für die Fußball-Weltmeisterschaft 2006 wurde Amelia als dritter Torhüter hinter Gianluigi Buffon und Angelo Peruzzi für den italienischen WM-Kader aufgeboten. Nach der WM und Peruzzis Rücktritt aus der Nationalmannschaft ist Amelia nun der etatmäßige Ersatztorhüter der italienischen Nationalmannschaft. Sein erstes Länderspiel von Beginn an bestritt er im August 2006 gegen Kroatien, das Italien mit 0:2 verlor.