Sein Debüt für Brasilien feierte Damião am 27. März 2011 beim 2:0-Sieg gegen Schottland. Er spielte über 78 Minuten und wurde durch Jonas ersetzt. Am 19. Mai 2011 berief Nationaltrainer Mano Menezes ihn in den vorläufigen Kader zur Copa América 2011 in Argentinien. Während der Vorbereitung bestritt er sein zweites Länderspiel beim 0:0 gegen die Niederlande. In den endgültigen 23-Mann-Kader schaffte es Damião allerdings nicht.