כתוב המשך לקטע זה - כחבר בנבחרת הברזילאית, רומריו זכה במדליית הכסף האולימפית בסיאול בשנת 1988, וסיים כמטביעי המטרות הגדול ביותר עם שבע שערים בשש משחקים. הוא השיג את מעמדו של גיבור לאומי בקופה אמריקה 1989.
כשהוא כבש את השער היחיד בגמר נגד אורוגוואי כדי לסיים את יציבת הגביע הארוכה של ברזיל מול האוהדים שלהם במראקנה. הוא היה חלק מהצוות הברזילאי בגביע העולם של 1990 ו-1994. הוא הבקיע 71 שערים ב-85 משחקים בינלאומיים (כולל קבוצות בכירות ואולימפיות), והיה הבקיע הרביעי בהיסטוריה של נבחרת ברזיל.