Willian tegi oma debüüdi Brasiilia eest 2011. aastal ja on sealt alates esindanud oma riiki 2014. ja 2018. aasta FIFA maailmameistrivõistlustel, samuti 2015. aasta Copa América, Copa América Centenario
, ja 2019. aasta Copa América, turniir, mille Brasiilia võitis kodumaal.