Em 2004 foi convocado por Carlos Alberto Parreira para a Copa América. Na final da competição, Diego iniciou a jogada que resultou no gol de empate do Brasil e levou a partida contra a Argentina para as penalidades. Na disputa por pênaltis, o meia converteu a terceira cobrança da Seleção, que venceu a disputa por 4 a 2 e conquistou assim o título do torneio.