Marcos ha militato dal 1996 al 2006 nella nazionale di calcio del Brasile, debuttando il 13 novembre 1999 in un'amichevole contro la e disputando la sua ultima partita nel 2005 nella partita di Confederations Cup contro il , terminata 2-2. Con il Brasile ha vinto la Copa América nel 1999, il svoltosi in Corea del Sud e Giappone (giocando da titolare) e la Confederations Cup nel 2005. Il 6 ottobre 2006 Marcos ha annunciato ufficialmente il suo ritiro dalla nazionale brasiliana.