Lucas kuului Pekingin olympialaisissa 2008 Brasilian pronssia saavuttaneeseen joukkueeseen. Brasilian A-maajoukkueessa hän pelasi ensimmäisen kerran elokuussa 2007. Copa Américassa 2011 hän pelasi neljä ottelua ja hänet ajettiin kentältä jatkoajalla puolivälieräottelussa, jonka Brasilia hävisi rangaistuspotkukilpailulla Paraguaylle. Viimeksi Lucas on pelannut maajoukkueessa marraskuussa 2013.