В ноябре 2015 года Гилерме получил гражданство России и перестал считаться «легионером» в чемпионате страны, а в марте 2016 года получил первый вызов в российскую сборную на товарищеские матчи с командами Литвы и Франции, таким образом став первым натурализованным футболистом из дальнего зарубежья в составе российской команды.
Дебютировал за сборную России 26 марта, выйдя на замену после перерыва в матче против Литвы (3:0). Вошёл в заявку команды на Евро-2016, однако на поле не появлялся. После окончания турнира голкипер на протяжении долгого времени не вызывался в сборную, однако летом 2018 года он получил приглашение на матчи новообразованной Лиги наций, где дважды сыграл на ноль.
