El 14 de mayo de 2013 se confirma la convocatoria de Brasil para la Copa Confederaciones, con Luiz Gustavo entre los convocados. En la competición se afianzaría como titular indiscutido en el mediocampo junto a Paulinho, disputando los 5 partidos de manera completa, incluida la final en la que derrotaron por 3-0 a en el Estadio Maracaná para consagrarse campeón. Además, fue ubicado en el noveno lugar del índice "Castrol EDGE Index" que premia la regularidad de los jugadores en el torneo, con 8.98 puntos de 10. Poco después anotaría su primer gol por Brasil el 6 de septiembre en la victoria por 6-0 sobre .