Nejmar je objavio povlačenje iz reprezentativnog fudbala nakon eliminacije Brazila sa Svetskog prvenstva u SAD, Kanadi i Meksiku. Fudbaler Santosa je na zahtev javnosti pozvan i poveden na turnir, gde je ušao u igru na samo dve utakmice, protiv Škotske i Norveške, i oprostio se golom protiv Norveške.
Nejmar je za seniorsku reprezentaciju Brazila debitovao 2010. godine. Prvo Svetsko prvenstvo igrao je na domaćem terenu, gde je sa šest golova bio drugi strelac šampionata, ali ekipa je zaustavljena u polufinalu. Na Olimpijskim igrama u Rio de Žaneiru 2016. doneo je Brazilu prvo olimpijsko zlato. Najbolji je strelac reprezentacije sa 80 golova na 130 utakmica.
