Nani var ordinarie spelare i den portugisiska truppen i kvalet till EM 2008, och gjorde ett av målen i 2–1-vinsten borta mot Belgien den 2 juni 2007. Han stod även för assisten till Ricardo Quaresmas mål i en vänskapsmatch mot Italien den 6 februari 2008. Nanis form i Manchester United under säsongen 2007/08 gav honom en plats i Luiz Felipe Scolaris 23-mannatrupp till EM 2008 tillsammans med bland annat lagkamraten Cristiano Ronaldo. Han fick sparsamt med speltid, men gjorde assist till Postigas mål under kvartsfinalen mot Tyskland den 19 juni 2008. Det hjälpte dock inte så mycket eftersom Portugal till slut förlorade med 2–3. Han var även med i EM 2012 och VM 2014, där han gjorde mål mot . Under EM 2016 var Nani med i laget som vann guld. Han gjorde mål i den sista gruppspelsmatchen mot Ungern, satte en straff i straffsparksläggningen i kvartsfinalen mot Polen och gjorde mål i semifinalen mot Wales.