In der Qualifikation traten ab Oktober 2015 wieder alle zehn CONMEBOL-Mitglieder in Hin- und Rückspielen gegeneinander an. Die besten vier Mannschaften qualifizierten sich direkt, der Fünfte muss gegen ein Mitglied einer anderen Konföderation in Playoff-Spielen antreten. Brasilien startete mit einem Auswärtsspiel gegen Südamerikameister Chile und verlor mit 0:2, der ersten Niederlage gegen die Chilenen seit 15 Jahren. Von den folgenden 13 Spielen wurden zehn gewonnen und dreimal remis gespielt, u. a. 1:1 in Argentinien und 3:0 gegen Argentinien mit dem 50. Länderspieltor von Neymar, so dass bereits vor den letzten vier Spielen das WM-Ticket gebucht werden konnte. Dunga war da aber schon nicht mehr im Amt, denn nach dem Aus in der Gruppenphase bei der Copa América Centenario 2016 wurde er von Tite abgelöst, unter dem der Rekord von sechs Siegen in Folge aus der WM-Qualifikation 1970 zunächst eingestellt und anschließend auf neun gesteigert werden konnte. Zudem löste die Seleção die Argentinier damit im April 2017 an der Spitze der FIFA-Weltrangliste ab, verlor diese dann aber später an Weltmeister Deutschland, da in den drei letzten Spielen nur ein Sieg gelang und zweimal remis gespielt wurde.