29 stycznia 2008 roku Luiz Felipe Scolari powołał Rui Patrício do reprezentacji Portugalii na towarzyski mecz z Włochami, a następnie znalazł się w kadrze na Euro 2008. Na mistrzostwach Portugalczycy dotarli do ćwierćfinału, w którym przegrali z Niemcami 3:2. Zadebiutował w kadrze 17 listopada 2010 w meczu z Hiszpanią. Obecnie jest pierwszym bramkarzem reprezentacji z którą na Euro 2012 zdobył brązowy medal (III-IV miejsce) i został mistrzem Europy na Euro 2016. Znalazł się w kadrze na Mistrzostwa Świata w 2018 roku, gdzie pełnił funkcję podstawowego golkipera.