Τον Νοέμβριο του 2014, ο Κόστα έκανε το ντεμπούτο του με την εθνική Βραζιλίας εναντίον της Τουρκίας στην Κωνσταντινούπολη. Τον Μάϊο του 2015, ο Ντόουγκλας Κόστα ήταν στην 23άδα της Βραζιλίας για το Κόπα Αμέρικα. Στις 17 Νοεμβρίου 2017, σκόραρε στα προκριματικά της Βραζιλίας στο 3-0 εναντίον του Περού για την πρόκριση στο Μουντιάλ 2018 στην Ρωσία, στο οποίο ήταν στην 23άδα της Βραζιλίας.