7. syyskuuta 2012 David Luiz johti Brasiliaa ensimmäistä kertaa 1<unk>0 voitolla Etelä-Afrikkaa vastaan São Paulossa. Hän oli mukana joukkueessa FIFA Confederations Cupissa vuonna 2013, joka järjestettiin hänen kotikaupungissaan Brasiliassa. Joukkuetoverinsa Thiago Silvan rinnalla David Luiz aloitti kaikki ottelut ja auttoi Brasiliaa voittamaan neljännen Confederations Cup -mestaruutensa. Loppuosassa
Espanjaa vastaan, hän teki erinomaisen maalilinjan vapautuksen Pedron laukauksesta.