Tháng 11 năm 2014, Costa lần đầu tiên được triệu tập vào đội tuyển Brasil dưới thời huấn luyện viên Dunga cho trận giao hữu với Thổ Nhĩ Kỳ tại Istanbul.[27]

Tháng 5 năm 2015, Costa có tên trong danh sách 23 cầu thủ Brasil tham dự Copa América 2015.[28] Trong trận mở màn của Brasil tại giải đấu, Costa được tung vào sân thay cho Diego Tardelli và ghi bàn thắng ở phút bù giờ đem về chiến thắng 2-1 trước Peru, cũng là bàn thắng đầu tiên của anh cho đội tuyển.[29] Trong trận tứ kết với Paraguay, anh cũng vào sân từ ghế dự bị thay cho Willian nhưng lần này lại trở thành một trong những cầu thủ đá hỏng tại loạt sút luân lưu khiến Brasil bị loại.[30]

Costa bỏ lỡ hai giải đấu quốc tế trong năm 2016 là Copa América Centenario[31] và Olympic 2016 vì chấn thương dù đã được gọi vào đội tuyển.[32]

Tháng 5 năm 2018, Costa được huấn luyện viên Tite chọn vào danh sách 23 cầu thủ Brasil tham dự World Cup 2018 tại Nga.[33] Anh có lần ra sân đầu tiên tại World Cup trong trận đấu vòng bảng thứ hai với Costa Rica khi vào thay Willian ở đầu hiệp 2 và là người có đường chuyền để Neymar ấn định chiến thắng 2-0 của Brasil.[34] Anh chỉ có một lần được ra sân lần nữa, cũng từ ghế dự bị trong trận tứ kết thua Bỉ 2-1.[35]