Varejão nousi Brasilian koripallomaajoukkueeseen jo vuonna 2001. Hän on edustanut maataan muun muassa vuosien 2002, 2006 ja 2010 MM-kilpailuissa. Lisäksi hän on voittanut Amerikan-mestaruuskilpailut vuosina 2005 sekä 2009. Varejão johdatti maansa vuoden 2012 olympiaturnauksessa viidenneksi.