Santos spielte für die brasilianische U-20-Nationalmannschaft. Mit dieser trat er unter anderem bei der WM 2005 an, bei der Brasilien im Halbfinale mit 1:2 am späteren Weltmeister Argentinien scheiterte. Im darauffolgenden Spiel um Platz 3, das gegen Marokko mit 2:1 gewonnen werden konnte, erzielte Santos den zwischenzeitlichen 1:1-Ausgleich. Am 20. September 2012 debütierte Santos beim 2:1-Sieg gegen die argentinische Fußballnationalmannschaft für die brasilianische A-Nationalmannschaft. Sein bislang letztes Länderspiel absolvierte er zwei Monate später am 22. November 2012 ebenfalls gegen Argentinien. Beim WM-Qualifikationsspiel gegen Peru am 16. November 2016 stand er nochmals im Kader, kam jedoch zu keinem Einsatz.