לאחר שהתקדם באקדמיה של ואסקו דה גאמה, פאוליניו הועלה לסגל הקבוצה הראשונה של המועדון ב-19 ביוני 2017. ב-13 ביולי 2017, יומיים לפני יום הולדתו השבע-עשרה, ערך את הופעת הבכורה המקצועית שלו בקבוצה הבוגרת, בניצחון 4–1על ויטוריה במסגרת ליגת העל הברזילאית. דקות לאחר שנכנס למגרש, הוא רשם את הבישול הראשון שלו. אחד עשר ימים לאחר מכן, הוא פתח בהרכב בפעם הראשונה וכבש פעמיים בניצחון 2–1 בליגה על אתלטיקו מיניירו, והפך לשחקן הצעיר ביותר אי פעם שהבקיע בליגה, והשחקן הראשון שנולד בשנות ה-2000 שכבש בליגת העל הברזילאית.
בפברואר 2018 כבש את השער הראשון שלו בגביע ליברטדורס בניצחון 0–2 על אוניברסידד דה קונספסיו. השער הזה הפך אותו לשחקן הראשון שנולד בשנות ה-2000 שכובש בגביע הליברטדורס.
באייר לברקוזן
ב-27 באפריל 2018, הודיע מועדון באייר לברקוזן מהבונדסליגה כי הגיעו להסכם עם ואסקו דה גאמה על העברתו של פאוליניו. המועדונים הסכימו לתשלום של 20 מיליון יורו, עסקת שיא מועדון עבור ואסקו. הוא הצטרף ללברקוזן לקראת עונת 2018/2019 וחתם על חוזה לחמש שנים.[1]
ב-1 בספטמבר ערך הופעת בכורה בהפסד 1–3 לוולפסבורג. ב-10 באוקטובר 2019 כבש שער בכורה בניצחון 0–2 על ולפסבורג.
אתלטיקו מיניירו
ביולי 2023 חתם באתלטיקו מיניירו לאחר השאלה בת חצי עונה.
נבחרות ברזיל
במרץ 2017, פאוליניו, יחד עם ויניסיוס ז'וניור, לינקולן ואלן, עזרו לברזיל לזכות באליפות דרום אמריקה עד גיל 17. הוא כבש שני שערים במהלך הטורניר, כולל שער הפתיחה בניצחון 5–0 של ברזיל על צ'ילה בגמר.
באוקטובר 2017, פאוליניו עזר לברזיל להגיע למקום השלישי של גביע העולם עד גיל 17 2017. פאוליניו כבש את שערי הניצחון מול ספרד, צפון קוריאה, וברבע הגמר מול גרמניה.
ב-17 ביוני 2021, פאוליניו זומן לנבחרת ברזיל לקראת אולימפיאדת טוקיו (2020). הוא כבש במשחק הפתיחה של ברזיל נגד גרמניה.
