Ha sido internacional con la selección de fútbol de Portugal, jugó 56 partidos internacionales y anotó 12 goles. En noviembre de 1996 Sérgio Conceição, por la mano de Artur Jorge, hizo su debut en la selección de Portugal en un partido en que este país venció 1-0 a . A partir de ahí, y a pesar de no ser siempre titular, pasó a ser convocado frecuentemente en los partidos de la selección. El punto álgido de su carrera en la selección de Portugal ocurrió durante la Eurocopa 2000, disputada en Bélgica y Holanda, cuando hizo un hat-trick y marcó en los minutos 35, 54 y 71, gracias a lo que su país derrotó a . En la fase de clasificación para el Mundial de 2002 Conceição marcó 4 goles, siendo algunos decisivos. Pero en la fase de grupos en Corea del Sur no marcó ningún gol y Portugal ni siquiera llegó a los octavos de final.