Con la [[Nazionale di calcio dell'Uruguay|nazionale uruguaiana]] ha disputato quattro edizioni del [[Campionato mondiale di calcio|campionato del mondo]] ([[Campionato mondiale di calcio 2010|2010]], [[Campionato mondiale di calcio 2014|2014]], [[Campionato mondiale di calcio 2018|2018]], [[Campionato mondiale di calcio 2022|2022]]), quattro della [[Copa América|Coppa America]] ([[Copa América 2011|2011]], [[Copa América Centenario|2016]], [[Copa América 2019|2019]], [[Copa América 2021|2021]]), vincendo quella del 2011 (dove è stato eletto migliore giocatore del torneo), e una della [[FIFA Confederations Cup]] ([[FIFA Confederations Cup 2013|2013]]). Inoltre è il miglior realizzatore di sempre della ''Celeste'' con 68 reti.
Più volte candidato al [[Pallone d'oro]], ha vinto nel 2011<ref>{{cita web|url=http://www.gazzetta.it/Calcio_Estero/Primo_Piano/31-12-2011/neymar-pallone-d-oro-sudamericano-battuti-napoletano-vargas-ganso-804170028368.shtml|titolo=Neymar Pallone d'oro sudamericano, battuti il napoletano Vargas e Ganso|editore=[[La Gazzetta dello Sport]]|data=31 dicembre 2011|accesso=30 ottobre 2013}}</ref> e nel 2012<ref>{{Cita web|lingua=es|url=http://historico.ovaciondigital.com.uy/121231/futinter-685408/futbolinternacional/seleccion-ideal-de-america/|titolo=Selección Ideal de América|editore=ovaciondigital.com.uy|data=31 dicembre 2012|accesso=2 luglio 2014|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20131208111305/http://historico.ovaciondigital.com.uy/121231/futinter-685408/futbolinternacional/seleccion-ideal-de-america/|dataarchivio=8 dicembre 2013}}</ref> il premio di [[Calciatore sudamericano dell'anno]] assegnato dal quotidiano ''[[El País (Uruguay)|El País]]'', dopo essere stato nominato nella miglior squadra della [[Bola de Prata]]. Ha vinto anche il [[FIFA Puskás Award 2011]] per il miglior gol dell'anno, realizzato contro il [[Clube de Regatas do Flamengo|Flamengo]]. È stato inoltre inserito per due volte nel [[FIFA FIFPro World XI]], nel 2015 e nel 2017.
