O primeiro torneo internacional de Neymar foi a Copa América de 2011, onde marcou dous goles para o Brasil. Xogou no seu primeiro torneo sénior da FIFA dous anos, cando xogou para o anfitrión Brasil na Copa das Confederacións de 2013. Neymar marcou catro goles ao longo da campaña, incluída a final.
contra España, axudando a Brasil a unha vitoria de 3 a 0. Neymar recibiu a bota de bronce polos seus catro goles, e foi galardoado co Balón de Ouro polas súas actuacións destacadas ao longo do torneo. Neymar xogou na súa primeira Copa do Mundo da FIFA en 2014, onde marcou catro goles, colocándose como o terceiro máximo goleador da competición xunto ao seu ex compañeiro de equipo Lionel Messi e o holandés Robin van Persie. Tamén marcou dúas veces durante a Copa do Mundo de 2018.