A válogatott keretébe a 2004-es Copa América alkalmával hívták be. Diego jelentősen hozzájárult ahhoz, hogy Brazília bebiztosítsa győzelmét, amikor a büntetőpárbajban belőtte a maga tizenegyesét, így kiütve Argentínát a döntőben. Mikor a Portóban játszott, nem nyújtott megfelelő teljesítményt, ennek eredményeképp ki is hagyták a 2006-os vb-keretből. Ennek ellenére Anglia ellen csereként állt be és az utolsó percben ki is egyenlített.