W reprezentacji Brazylii Léo zadebiutował 31 maja 2001 roku w wygranym 2:0 meczu z Kamerunem, rozegranym w ramach Pucharu Konfederacji 2001. Z Brazylią zajął 4. miejsce na tym turnieju. Z kolei w 2005 roku wystąpił w Pucharze Konfederacji 2005, który Brazylia wygrała, dzięki zwycięstwu 4:1 w finale nad Argentyną. Do 2005 roku Léo rozegrał 16 spotkań w drużynie „Canarinhos”.