Kléberson debutó con la selección de Brasil el 31 de enero de 2002 contra Bolivia en un amistoso, donde anotó un gol en la victoria por 6-0. Fue un recurrente en las nóminas del entrenador Luis Felipe Scolari, quien lo citó para ser parte del plantel que jugó la Copa Mundial de la FIFA 2002. Estuvo en la banca en los primeros cuatro encuentros de la competición, hasta que jugó contra Inglaterra el 21 de junio en los cuartos de final en que Brasil ganó por 2-1. Desde ese encuentro jugó el resto de la copa, incluso llegó a jugar la final contra Alemania, que Brasil ganó por 2-0, Kléberson fue el asistente en uno de los goles de Ronaldo; Brasil ganó la Copa Mundial por quinta vez.