Marquinhos debutoval v Brazilské reprezentaci v roce 2013. Byl součástí týmu na Copa América 2015 a následující rok Copa América Centenario. Získal zlatou medaili na olympijských hrách 2016, zúčastnil se Mistrovství světa ve 2018 v Rusku a následně i Copa América 2019, kde s týmem získal titul.