Su camino con la camiseta nacional comenzó desde las categorías juveniles:
- Selecciones menores: pasó por las categorías Sub 17 y Sub 20 mientras daba sus primeros pasos en Banfield.
- Debut en la Mayor: su primera citación llegó en junio de 2017 de la mano de Jorge Sampaoli, cuando demostraba un gran nivel como lateral y central en Independiente. Debutó formalmente ante Brasil en un amistoso en Australia.
- Consolidación: en 2018 tuvo sus primeras titularidades ante Italia, Haití y España. Se ganó el puesto y jugó su primera Copa del Mundo en 2018.
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El lateral izquierdo alzó la Copa del Mundo en Qatar 2022.
Con la llegada de Lionel Scaloni y la reestructuración del plantel, Nicolás Tagliafico asumió un rol protagónico. Portó la cinta de capitán en el debut del DT (triunfo 3-0 ante Guatemala) y se transformó en una fija de cada una de las convocatorias.
A pesar de alternar el puesto en diversos pasajes con Marcos Acuña, el defensor fue vital en la obtención de los logros recientes: el tercer puesto en la Copa América 2019, la consagración en las Copas Américas de 2021 y 2024, la conquista de la Finalissima y, la frutilla del postre, la coronación en Qatar 2022.