Antes de estrear pela seleção principal, Neymar jogou pela Seleção Brasileira Sub-17, na qual marcou um gol em três partidas disputadas pela Copa do Mundo FIFA Sub-17 de 2009. Ainda, foi convocado para o Campeonato Sul-Americano de Futebol Sub-20 de 2011 pela Seleção Sub-20, sendo autor de nove gols em sete jogos em que participou. Neymar ainda foi elencado para integrar o plantel da Seleção Olímpica nas edições de 2012 e 2016 das Olimpíadas, totalizando oito gols em quatorze partidas nas duas participações no torneio. Além disto, Neymar marcou o gol mais importante do país em tal campeonato, durante a partida da final contra a Alemanha. As partidas do atleta pelas seleções sub-17, sub-20 e olímpica não são reconhecidas como oficiais pela Federação Internacional de Futebol (FIFA).