A Pão de Açúcar csapatának utánpótlás-keretébe 2004-ben került fel. 2005-ben szerződést kapott a felnőttcsapatba, azonban egy év alatt nem lépett pályára.
2006-ban, tizennyolc évesen a litván fővárosi klubba, az FC Vilniusba került, itt alapember lett, felhívta magára nagyobb bajnokságok csapatainak figyelmét.
A lengyel ŁKS Łódźhoz igazolt 2007-ben. Itt nem került be a csapat alapemberei közé, így egy év után visszatért nevelőegyesületéhez.
A Pão de Açúcarnál töltött második időszakban egy év alatt 39 meccsen játszott, sikeres szezonja után a brazil másodosztályú Bragantino játékosa lett. Itt is remekül teljesített, egy idény alatt az elsőosztályú csapatok figyelmét is felhívta magára.
Paulinho 2011. szeptember 14-én játszott először Brazília válogatottjában, az argentinok ellen, gólnélküli meccsen.
Luiz Felipe Scolari behívta őt a 2013-as konföderációs kupa 23 főből álló keretébe, amit a hazájában rendeztek.
A torna nyitómeccsén, június 15-én a Japán elleni 3-0-s győzelem során ő szerezte a második találatot.
Az Uruguay elleni elődöntőben a 86. percben ő lőtte a meccset eldöntő gólt, beállítva a 2-1-es eredményt.
A döntőben a világ- és Európa-bajnoki címvédő spanyol válogatottat lefocizva, 3-0-ra őket megverve megnyerték a kupát.
Paulinhot a torna harmadik legjobb játékosának választották.
Argentína
Japán
Anglia
Uruguay