Viết tiếp cho đoạn này - Marcelo ra mắt cho Brazil vào năm 2006 trước Wales, ghi bàn. Anh được gọi cho đội tuyển Olympic 2008, nơi anh giành huy chương đồng. Bốn năm sau, anh là một phần của đội tuyển Olympic 2012 của Brazil, là một trong ba cầu thủ cao tuổi, nơi Brazil giành huy chương bạc. Marcelo đã được chọn là thành viên của Brazil để chơi tại Confederations Cup 2013 và bắt đầu tất cả năm trận đấu, khi Brazil giành chiến thắng 3-0 trước Tây Ban Nha trong trận chung kết.
. Anh là một phần của đội tuyển Brazil tại FIFA World Cup 2014 là World Cup đầu tiên của anh. Brazil đã lọt vào bán kết và anh ấy được đặt tên cho Dream Team của giải đấu. Vào tháng 5 năm 2018, anh được đặt tên trong đội hình cuối cùng cho FIFA World Cup 2018 nơi anh một lần nữa được đặt tên cho Dream Team của giải đấu.