Estreou pela Seleção Portuguesa principal em 31 de março de 2015, em partida amistosa contra Cabo Verde. Internacional AA português em 37 ocasiões, Danilo atuou nas duas únicas conquistas de grandes torneios que a principal seleção portuguesa de futebol tem no seu palmarés, o Europeu 2016 e a Nations League da temporada 2018-19, a primeira edição do torneio da UEFA. Pela conquista do Euro 2016, possui, tal como a restante seleção portuguesa, o grau de Comendador da Ordem do Mérito da República Portuguesa. Danilo Pereira foi também vice-campeão no mundial FIFA sub-20 em 2011.