В 1956 году Нилтон не поехал на южноамериканское первенство. Новый главный тренер команды, Освалдо Брандао, повёз на турнир команду, где более половины игроков не принимали участие на чемпионате мира 1954. На первенстве сборная выступила неудачно. Через несколько месяцев он повёз сильно изменённый состав национальной команды на турне по Европе, чтобы получше подготовиться к грядущему чемпионату мира; в число игроков попал и Нилтон Сантос, проведший 8 игр, включая матч с Англией, где бразильцы пропустили 4 гола. В 1957 году Брандао взял на первенство другой состав. Бразильцы заняли в первенстве второе место, уступив первенство лишь Аргентине, где солировали три игрока, сразу после первенства уехавшие в Италию. Нилтон в этом матче участия не принимал, будучи вытесненным из состава после поражения от Уругвая, где его заменил Олаво, впоследствии проведший две оставшихся встречи соревнования.