Durante a Copa do Mundo de 2002, de sete partidas da seleção brasileira, Edílson participou de quatro, incluindo partidas da fase de grupos e das fases finais.
Brasil 4 x 0 China (Fase de Grupos): Edílson entrou em campo como substituto aos 72 minutos. Sem muito brilho e com poucas oportunidades, apenas deu sequência ao plano tático de Felipão no jogo.
Brasil 5 x 2 Costa Rica (Fase de Grupos): Nesta partida, ele começou de titular, explorando sua velocidade e capacidade de ataque pelas laterais. Deixou o campo com 57 minutos após dar uma assistência para o primeiro gol de Ronaldo na partida.
Brasil 2 x 1 Inglaterra (Quartas de Final): Edílson entrou como substituto aos 70 minutos, no momento onde o Brasil já estava com um jogador a menos e precisava administrar a vantagem.
Brasil 1 x 0 Turquia (Semifinal): Em um dos jogos mais difíceis e disputados da campanha, ele foi titular novamente e atuou com muita intensidade até ser substituído aos 75 minutos.
Apesar de sua participação ativa nas partidas, seu desempenho não se traduziu em gols no mundial. Edílson saiu da Copa do Mundo com quatro jogos, nenhum gol e uma assistência.