Zúčastnil se Konfederačního poháru FIFA 2009 v Jihoafrické republice, který Brazílie ovládla po výhře 3:2 nad USA ve finále. Nilmar byl také členem brazilské reprezentace na Mistrovství světa 2010 v Jihoafrické republice, kde Brazílie vypadla ve čtvrtfinále po prohře 1:2 s Nizozemskem.