Em abril de 2016, Fagner foi pré-convocado, junto com outros 39 atletas, pelo técnico Dunga, para a Copa América de 2016, disputada nos Estados Unidos. Foi convocado por Tite para a sua 1° lista, em 22 de agosto de 2016, para as partidas contra Equador e Colômbia pelas Eliminatórias da Copa do Mundo FIFA de 2018. Se manteve com Tite durante boa parte das Eliminatórias, e, após conquistar o Campeonato Brasileiro de 2017 pelo Corinthians, e atuando bem na lateral-direita, ganhou a confiança do técnico Tite e foi convocado para a Copa do Mundo FIFA de 2018, no dia 14 de maio de 2018. Fagner foi titular em quatro das cinco partidas da Seleção Brasileira.