Thiago występuje również w młodzieżowych reprezentacjach Hiszpanii. Z drużyną U-17 uczestniczył w Młodzieżowych Mistrzostwach Europy w Turcji na których Hiszpanie zajęli pierwsze miejsce. W finałowym meczu z reprezentacją Francji Thiago zdobył jednego z goli. Dwa lata później Thiago uczestniczył w Mistrzostwach Europy U-19 odbywających się we Francji. Był podstawowym zawodnikiem reprezentacji Hiszpanii, która doszła do finału tej imprezy. We wrześniu 2010 zadebiutował w reprezentacji U-21 w meczu z Holandią.