El 5 de marzo de 2013 fue convocado<ref>[http://futbol.as.com/futbol/2013/03/06/primera/1362541147_392892.html Brasil llama a Diego Costa para jugar dos partidos amistosos]</ref> por primera vez con la Selección brasileña para disputar los partidos amistosos ante {{sel|Italia}} y {{sel|Rusia}} debutando ante la primera el 21 de marzo de 2013<ref>[http://www.marca.com/2013/03/21/futbol/futbol_internacional/resto_de_america/1363902247.html?a=b1eddc2f85e71a9d2cf291cb7dd93d22&t=1363907606]</ref> en el partido disputado en [[Ginebra]]. Diego saltó al campo en el minuto 69 sustituyendo a Fred.
Debido al arranque de temporada 2013-14 que protagonizó, anotando de media más de un gol por patidopartido, se empezó a especular con la posibilidad de que Diego Costa fuera convocado con la [[Selección española de fútbol|Selección española]] al no haber llegado a disputar partido oficial con la [[Selección brasileña de fútbol|Selección brasileña]]. En octubre de 2013 el seleccionador [[Vicente del Bosque]] se reunió con el futbolista<ref>[http://www.marca.com/2013/10/04/futbol/seleccion/1380882232.html Del Bosque: "Diego Costa está deseando jugar con España"]</ref> y en palabras de Del Bosque, este último le comunicó su intención de jugar con la Selección española. Para que este hecho se produjera, al haber jugado ya dos partidos amistosos con {{sel|Brasil}}, se hizo necesaria una comunicación oficial por parte del futbolista que se realizó<ref>[http://www.clubatleticodemadrid.com/noticias/la-federacion-anuncia-que-diego-costa-ha-firmado-ante-notario-su-deseo-de-jugar-con-espana La Federación anuncia que Diego Costa ha firmado ante notario su deseo de jugar con España]</ref> el 29 de octubre. De este modo, el 7 de noviembre, Del Bosque anunció la lista de jugadores convocados de cara a los siguientes amistosos de la Selección<ref>[http://www.mundodeportivo.com/20131107/futbol/seleccion-espanola/convocatoria-de-espana-contra-guinea_54393163475.html Convocatoria de España: ¡Del Bosque se lleva a Diego Costa!]</ref> entre los que se encontraba Diego Costa aunque finalmente fue desconvocado debido a una lesión.
