Juan Jesus melakukan penampilan sulungnya untuk pasukan kebangsaan Brazil ketika menentang Denmark pada 26 Mei 2012 yang berkesudahan kemenangan 1–3 berpihak kepada Brazil.[14]

Juan Jesus beraksi di posisi bek tengah bergandingan dengan kapten pasukan, Thiago Silva. Beliau beraksi dalam tiap-tiap perlawanan untuk Brazil sepanajang kejohanan Sukan Olimpik 2012 yang menyaksikan Brazil merangkul pingat perak.

Oleh kerana semua penglibatannya untuk Brazil hanya dalam perlawanan persahabatan sahaja, Juan tidak dapat diberi peluang untuk mewakili Itali.[15] Walau bagaimanapun, dilaporkan bahawa Juan tidak memiliki darah Itali berdasarkan keturunannya sekali gus menyebabkan beliau tidak layak untuk beraksi di bawah bendera Itali.[16][17]