Con la Nazionale brasiliana Under-20 ha vinto il Campionato sudamericano Under-20 svoltosi in Paraguay nel 2007, diventando il goleador della sua squadra con 5 reti. Sempre nello stesso anno ha partecipato ai Mondiali Under-20 disputatisi in Canada, dove il Brasile è stato eliminato negli ottavi dalla , con Pato che si è confermato capocannoniere della propria squadra segnando 3 reti in 4 partite.