Денилсон је за репрезентацију Бразила дебитовао против Камеруна у новембру 1996. са 19 година. Са Бразилом је 1997. освојио Куп конфедерација и Копа Америку, у финалу Копа Америке је против Боливије постигао гол и уписао две асистенције. Играо је на Светском првенству 1998. и 2002. На Светском првенству 1998. је са Бразилом заузео друго, а 2002. прво место. На оба Светска првенства је улазио са клупе на утакмицама.