Neymar pelasi ensimmäistä kertaa kansainvälisessä turnauksessa Copa América -kisoissa vuonna 2011, jossa hän teki kaksi maalia Brasilian puolella. Hän pelasi ensimmäisen FIFA-turnauksensa kaksi vuotta sitten, kun hän pelasi isäntämaa Brasiliassa vuoden 2013 Konfederaatiokisoissa. Neymar teki neljä maalia koko kauden, myös finaalissa.
Espanjaa vastaan, auttaen Brasiliaa voittoon 3:0. Neymar sai Bronssi Kengän neljästä maalistaan, ja hän sai Kultaisen Pallon erinomaisista suorituksistaan koko turnauksessa. Neymar pelasi ensimmäisessä FIFA-maailmancupissa vuonna 2014, jossa hän teki neljä maalia ja asetti itsensä kilpailun kolmanneksi parhaaksi maalipitäjäksi entisen joukkuetoverinsa Lionel Messin ja hollantilaisen Robin van Persin rinnalla. Hän teki myös kaksi maalia vuoden 2018 MM-kisoissa.