En enero de 2013 fue convocado al Torneo Sudamericano que se disputó en Argentina y otorgó cuatro plazas al Mundial, que se jugó en Turquía. Lucas Melano fue uno de los atacantes elegidos por el director técnico de la selección, Marcelo Trobbiani. Jugó 3 partidos, ante Chile, Paraguay y Bolivia, ante este último como titular y anotando un gol.