В составе сборной Бразилии Жоэл дебютировал 13 марта 1957 года на чемпионате Южной Америки против Чили (4:2). Во второй игре того же турнира, 21 марта, он забил первый мяч за национальную команду, поразив ворота Эквадора. На турнире игрок провёл все 6 матчей, а Бразилия заняла второе место. Годом позже Жоэл помог своей команде победить на Кубке Освалдо Круза, где сыграл обе встречи. Месяц спустя форвард был призван в национальную сборную для поездки на чемпионат мира 1958 года. Перед турниром Жоэл считался твёрдым игроком стартового состава, выиграв конкуренцию у Гарринчи. Он сыграл в первых двух матчах турнира с Австрией и Англией. Третью встречу Бразилия должна была проводить против команды Советского Союза. По одной из версий, накануне игры лидеры сборной, Нилтон Сантос, Диди и Беллини, а также президент Конфедерации футбола Бразилии Жоао Авеланж подошли к главному тренеру Висенте Феоле и настояли, чтобы тот заменил Жоэла на Гарринчу, а другого форварда, Маццолу, на Пеле. Позже участники эпизода эту версию опровергли, однако на матч со сборной СССР Бразилия действительно вышла с Гарринчей и Пеле вместо Маццолы и Жоэла. Больше на турнире, в котором бразильцы выиграли золотые медали, Жоэл на поле не выходил. Более того, в состав сборной он вернулся только в 1961 году после возвращения из Европы, когда вышел в товарищеской игре с Парагваем, где забил один из голов (3:2). Этот матч стал последним для Жоэла в футболке сборной Бразилии, в которой он провёл 14 матчей, а также одну неофициальную встречу, и забил 3 гола.