Coutinho membuat debut antarabangsa seniornya pada tahun 2010. Dia adalah sebahagian daripada skuad Brazil di Copa América 2015, Copa América Centenario pada tahun 2016, dan membuat debut Piala Dunia di Piala Dunia FIFA 2018 di mana dia menjaringkan dua gol dan dinamakan sebagai Pasukan Impian Piala Dunia FIFA; dia juga merupakan ahli pasukan Brazil yang memenangi Copa América 2019 di tanah air.