Per la Coppa del Mondo 2008, ospitata dal Brasile, Nuccorini convoca una rosa composta interamente da calciatori nati in Brasile, cosa che fa infuriare la FIFA. Nonostante ciò la nazionale si piazza al terzo posto ai danni della Russia per 2 a 1, dopo essere stata sconfitta in semifinale dalla Spagna con un autogol di Adriano Foglia nel secondo tempo supplementare.