Een volwaardige internationale voor Brazilië sinds 2003, Diego verdiende 34 caps en scoorde vier internationale doelpunten. Hij maakte deel uit van de Braziliaanse ploeg die als tweede eindigde op de CONCACAF Gold Cup in 2003, won de Copa América in 2004
en 2007, en verdiende een bronzen medaille op de Olympische Spelen van 2008.