Leandro Damião jogou demais com a camisa do Inter entre 2010 e 2013, tanto que era considerado o futuro centroavante titular da Seleção Brasileira para a Copa do Mundo de 2014. Ele disputou as Olímpiadas de Londres em 2012 e foi o artilheiro da competição ficando com a medalha de prata.
O Brasil era um time recheado de craques que ainda tentava a primeira conquista olímpica, algo que viria em 2016 e seria repetido em 2021. A equipe contava com Thiago Silva, Marcelo, Oscar, Neymar, Hulk, Pato e os ex-colorados Juan Jesus e Sandro, entre outros bons nomes.
Na primeira rodada, contra o Egito, o Brasil ganhou por 3×2 e Damigol marcou o segundo. Ele passou em branco contra a Bielorrússia na segunda partida, mas voltou a marcar na rodada final quando o Brasil fez 3×0 na Nova Zelândia, Sandro também fez neste jogo.
Leandro Damião foi decisivo para que o Brasil chegasse às semifinais, marcando duas vezes contra Honduras em jogo suado que acabou 3×2. Nas semis, contra a Coreia do Sul, mais dois gols na vitória de 3×0. Porém, passou em branco na final e o Brasil perdeu de 2×1 para o México.
As grandes atuações de Damião ao lado de Neymar chamaram atenção de times europeus e por pouco ele não foi negociado. Seguiu em Porto Alegre até o fim de 2013, quando foi vendido ao Santos. Mas voltaria ao Beira-Rio em 2017 para mais uma boa passagem.