Im Jahr 2008 wurde er in den Kader der Portugiesen bei der Europameisterschaft berufen. In deren erzielte er mit seinem ersten Länderspieltor das entscheidende 2:0. Bei der Fußball-Weltmeisterschaft 2010 in Südafrika wurde Meireles in allen vier Spielen Portugals eingesetzt. Beim 7:0-Erfolg gegen Nordkorea im zweiten Gruppenspiel erzielte er den Führungstreffer. Auch bei der Europameisterschaft in Polen und der Ukraine lief er für Portugal in allen fünf Spielen auf.