Oscar vant en olympisk sølvmedalje i fotball under Sommer-OL 2012 i London. Han var med på det brasilianske laget som kom på andreplass i fotballturneringen for menn bak Mexico. Brasil vant alle tre kampene i det innledende gruppespillet. I kvartfinalen beseiret de Honduras med 3–2 og i semifinalen ble det seier med 3–0 over Sør-Korea. I finalen mot Mexico ble det tap med 1–2. Oscar scoret et mål, 3–1-målet mot Belarus i gruppespillet.