Deco debuteerde op 29 maart 2003 tegen Brazilië in het Portugese nationale team. Mede-internationals als Luís Figo en Rui Costa wilden hem in eerste instantie niet bij het nationaal elftal hebben, maar de - Braziliaanse - toenmalige bondscoach Luiz Felipe Scolari trok zich van deze kritiek niets aan. In zijn eerste interland bezorgde hij als invaller Portugal de overwinning met een doeltreffende vrije trap in de slotfase. Deco was tijdens Euro 2004 basisspeler van het Portugees elftal dat de finale haalde, waarin het met 0–1 verloor van Griekenland. Op het WK 2006 speelde Deco vier wedstrijden voor Portugal en scoorde tegen Iran in de tweede groepswedstrijd. In de halve finale werd met 0–1 verloren van Frankrijk. In de 'troostfinale' verloor Deco met Portugal met 3–1 van Duitsland.