Esordisce con la "Seleção" il 1º settembre 2016, a 19 anni, realizzando una doppietta nella partita valida per le qualificazioni al Mondiale 2018 vinta 3-0 contro l'Ecuador a Quito. Nel 2018 è convocato per il Mondiale in Russia, in cui il Brasile esce ai quarti di finale contro il Belgio. Gabriel Jesus gioca cinque gare da titolare senza però trovare la rete deludendo le aspettative. L'anno successivo partecipa alla Copa América organizzata proprio in Brasile. Dopo essere subentrato nelle prime due partite della fase a gironi, conquista la titolarità e si rivela decisivo per il successo finale, realizzando un gol e un assist sia nella semifinale contro l'Argentina che nella finale contro il Perù; in quest'ultima è stato anche protagonista in negativo facendosi espellere al 70'.