Роберто Карлош играе в 125 мача за националния отбор на Бразилия, като вкарва 11 гола в 11 мача от 1995 до 2005 г. Заема второ място по броя на участията в отбора след Кафу със 149 мача. Той има съществен принос Бразилия да стане световен шампион през 2002 г. и вицешампион през 1998 г.