27. tammikuuta 2009 Brasilian valmentaja Dunga kutsui Melon 22 miehen joukkueeseen Italiaa vastaan 8. helmikuuta. Tämä oli Melon ensimmäinen kutsunta Brasilian joukkueeseen. Melo oli Brasilian avauskokoonpanossa ja pelasi koko ottelun ystävyysottelussa Italiaa vastaan. Hän teki kilpailullisen debyyttinsä 29. maaliskuuta 2009 Ecuadoria vastaan vuoden . Ensimmäisen maalinsa maajoukkueessa Melo teki 1. huhtikuuta 2009 samoissa karsinnoissa Perua vastaan. Toukokuussa 2009 hänet valittiin Brasilian kokoonpanoon vuoden 2009 Maanosaliittojen cupiin. Hän teki turnauksessa avausmaalinsa Yhdysvaltoja vastaan 18. kesäkuuta.