Convocado pelo técnico André Jardine para disputar os Jogos Olímpicos de Tóquio 2020 e defender o primeiro título conquistado nos Jogos Olímpicos de Rio 2016. Participou em quase todas as partidas (apenas não jogou na segunda rodada da fase de grupos). A campanha vitoriosa do Brasil chegou à final olímpica, Malcom entrou na prorrogação ao substituir Matheus Cunha e, minutos depois, fez o gol do título ao Brasil na conquista do bicampeonato olímpico.