Fábio Coentrão telah bermain untuk tim nasional Portugal sejak tahun 2005, saat ia bermain untuk . Ia juga sempat bermain untuk tim , , dan , serta . Secara keseluruhan, ia telah mencetak 12 gol untuk tim nasional Portugal pada berbagai tingkatan usia tim (5 untuk tim U-19, 6 untuk tim U-21, dan 1 tim utama). Ia turut bermain untuk Portugal dalam Piala Dunia U-20 FIFA 2007 dan Piala Dunia FIFA 2010.