Zé Carlos ma za sobą powołania do reprezentacji Brazylii, w której zadebiutował 11 sierpnia 1968 w wygranym 3–2 towarzyskim meczu z reprezentacją Argentyny. W tym samym roku wystąpił jeszcze w meczu z RFN oraz w 1970 z Argentyną, po czym przez pięć lat nie był powoływany do reprezentacji. W 1975 roku powrócił do kadry i wystąpił w Copa América 1975. Na turnieju wystąpił w dwóch meczach Brazylii z Peru. Drugi mecz z Peru rozegrany 4 października 1975 był jego piątym i zarazem ostatnim w reprezentacji.