Con la "Seleçao" Denílson ha disputato, in tutto, 61 partite, segnando 9 gol tra il 1996 e il 2003. Con la maglia verde-oro ha preso parte alla Copa América 1997, vincendola, alla Confederations Cup 1997, vincendo anche questo torneo, alla Gold Cup 1998, ai Mondiali Francia 1998, alla Copa América 2001 e ai vittoriosi Mondiali Giappone-Corea 2002.