So 64 gólmi v 103 zápasoch za Brazíliu od jeho debutu v 18 rokoch je druhým najlepším strelcom za brazílsky národný tím, keď je pred ním len prvý Pelé so 77 gólmi. Bol kľúčovým hráčom Brazílie pri víťazstvách na Majstrovstvách Južnej Ameriky hráčov do 20 rokov 2011, kde sa stal najlepším strelcom, a v Pohári konfederácii FIFA 2013, kde získal Zlatú loptu pre najlepšieho hráča turnaja. Jeho účasť na Majstrovstvách sveta 2014 a Copa América 2015 bola ukončená zranením, respektíve suspendáciou. Brazília (s Neymarom ako kapitánom) získala prvé olympijské zlaté medaily v mužskom futbale na Olympijských hrách 2016. O dva roky neskôr sa zúčastnil Majstrovstiev sveta 2018.