Für die brasilianische Fußballnationalmannschaft erzielte Romário in 70 Länderspielen 55 Tore; damit ist er hinter Pelé, Ronaldo und Neymar der vierterfolgreichste Torjäger aller Zeiten in der "Seleção". Sein Debüt bestritt er am 23. Mai 1987 in Dublin gegen Irland, sein erstes Tor erzielte er fünf Tage später in Helsinki gegen Finnland. Bei den Olympischen Sommerspielen 1988 in Seoul gewann er mit dem Nationalteam die Silbermedaille des Fußballturniers; im Turnierverlauf erzielte er sieben Tore und wurde damit Torschützenkönig des Turniers. 1989 gewann Brasilien die Copa América. Romário traf in den drei Finalspielen gegen jeden Gegner einmal. Hinter Bebeto war er der erfolgreichste brasilianische Torschütze dieses Turniers.