Diogo Jota telah mencatatkan 49 caps untuk Timnas Portugal dan mencetak 14 gol. Ia juga turut mempersembahkan 2 trofi UEFA Nations League untuk negaranya.

Penampilan terakhir Diogo Jota bersama Portugal adalah pada final UEFA Nations League 2025. Pemain berusia 28 tahun itu masuk sebagai pemain pengganti ketika timnya menang atas Spanyol dan menjadi juara.