Thaisa debuteerde op 22 september 2013 voor het Braziliaanse voetbalelftal, in een wedstrijd tegen de Nieuw-Zeelandse vrouwen. Sindsdien kwam zij voor haar land uit op onder andere de Olympische zomerspelen van 2016 en het Zuid-Amerikaans kampioenschap voetbal van 2018, waar Brazilië voor de zevende maal de titel veroverde. Op het WK van 2019 scoorde Thaisa in de achtste finale de gelijkmaker tegen gastland Frankrijk. Een doelpunt van de Franse captain Amandine Henry in de verlenging betekende niettemin het einde van het kampioenschap voor de Braziliaanse dames.