Total ada 105 penampilan Lucio bersama timnas Brasil antara tahun 2000 hingga 2011.
Ia juga berkesempatan membela negaranya dalam tiga edisi Piala Dunia, yakni pada edisi 2002, 2006, dan 2010.
Mantan kapten timnas Brasil di Piala Dunia 2010 ini menjalani pertandingan terakhirnya bersama tim Samba pada 5 September 2011 lalu.