2010 wurde er erstmals für eine WM-Endrunde in das Aufgebot seines Heimatlandes berufen. Die Mannschaft erreichte das Viertelfinale, wo sie gegen die Niederlande ausschied. Als einziger Feldspieler neben Thiago Silva kam Luisão während des gesamten Turniers nicht zum Einsatz. Noch in der Qualifikation spielte er in acht von achtzehn möglichen Spielen. Im Sommer 2011 wurde er für die Copa América in Argentinien nominiert.