בשנת 2003 נטל לוסיו חלק עם נבחרת ברזיל בגביע הקונפדרציות 2003, ושיחק גם בו את מלוא הדקות, אך ברזיל הודחה כבר בשלב הבתים, עם ארבע נקודות. בשנת 2005 לוסיו נטל חלק עם ברזיל בגביע הקונפדרציות 2005, והיה שותף לזכייה של הנבחרת בתואר, לאחר ניצחון 4-1 בגמר על היריבה המושבעת ארגנטינה. גם בטורניר זה, לוסיו שיחק את מלוא הדקות. בשנת 2006 היה לוסיו חלק מהסגל המקורי של ברזיל למונדיאל 2006 שנערך בגרמניה. גם בטורניר הזה לוסיו לא החמיץ דקה, ובמהלכו שבר שיא, שבו לא ביצע עבירה במהלך 386 דקות רצופות במשחק נבחרות, שיא שנשבר במשחק בו הודחה ברזיל ברבע הגמר, לאחר שהפסידה 1-0 לצרפת. לאחר המונדיאל, באוגוסט 2006, מונה לוסיו כקפטן נבחרת ברזיל על ידי המאמן דונגה.