Santos FC Karierę piłkarską zaczynał w Santosie. Od 2009 był podstawowym zawodnikiem pierwszej drużyny. Neymar w wieku 17 lat zadebiutował w meczu przeciwko Oeste 7 marca 2009 roku – Santos wygrał 2:1, kolejny mecz zagrał przeciwko Mogi Mirim tydzień później, podczas którego zdobył swoją pierwszą bramkę w pierwszej drużynie. Został uznany za najbardziej utalentowanego piłkarza z Ameryki Południowej. W półfinale Campeonato Paulista 2009 w pierwszym meczu przeciwko SE Palmeiras na Estádio Vila Belmiro zdobył gola na wagę zwycięstwa. W finale jednak Santos przegrał z Corinthians São Paulo 4:2 w dwumeczu. Występami w Santosie został porównywany do jego idoli takich jak Robinho czy Pelé. Swoimi umiejętnościami przyciągnął uwagę takich europejskich klubów, jak Manchester United, Real Madryt, FC Barcelona oraz Chelsea.
15 kwietnia 2010 zdobył 5 bramek przeciwko Guarani FC w wygranym meczu przez jego drużynę 8:1 w Copa do Brasil. Neymar wraz z Santosem wygrał mistrzostwa stanu São Paulo w 2010, gdzie strzelił 14 bramek w 19 meczach i otrzymał nagrodę dla najlepszego gracza.
Po końcowym gwizdku meczu Ceará – Santos Neymar wdał się w sprzeczkę z obrońcą Ceary João Marcosem.