Robinho a jucat pentru prima oară la echipa națională de fotbal a Braziliei într-un meci din Cupa de Aur CONCACAF 2003 pe data de 13 iulie, meci pierdut de brazilieni cu 1-0 împotriva echipei naționale de fotbal a Mexicului. A făcut parte din echipa națională de fotbal a Braziliei în Cupa Confederațiilor FIFA, pe care a și câștigat-o. În Cupa Americii 2007, Robinho a fost ales cel mai bun jucător al turneului, dar și gheata de aur. Pe data de 28 iunie 2009, Robinho a fost ales în echipa națională de fotbal a Braziliei la Cupa Confederațiilor FIFA 2009, o competiție în care a jucat toate meciurile, câștigând turneul. Pe data de 28 iunie 2010, a marcat un gol împotriva echipei naționale de fotbal a Chile, ajutându-și echipa să ajungă în sferturile de finală a CM 2010, în care a marcat un gol contra echipei naționale de fotbal a Olandei, dar în care echipa sa a pierdut cu 2-1, adversara ei reușind mai apoi să ajungă în finala competiției.