דוס סנטוס גדל במועדון הפרגוואי סרו פורטניו, ובשנת 2001, כאשר היה בן 18, עלה לקבוצה הבוגרת. דוס סנטוס הפך במהרה לשחקן הרכב, וזכה עם הקבוצה בשלוש אליפויות, בשנים 2001, 2004 ו-2005. בשנת 2005 אף נבחר דוס סנטוס ככדורגלן השנה בפרגוואי. דוס סנטוס ניחן בראיית משחק מצוינת ובחוש להבקעת שערים, ובארבע השנים שלו בסרו פורטניו הבקיע 28 שערים ב-91 הופעות. הצלחתו גררה התעניינות ממועדונים באירופה, ובמהלך 2005/06 חתם דוס סנטוס בבאיירן מינכן, שם נחשב כיורש העתידי של מיכאל באלאק, שהיה צפוי לעזוב בהמשך. דוס סנטוס לא התאקלם בבאיירן מינכן, ומאמנו פליקס מגאת, הביע את חוסר שביעות רצונו מהתקדמותו של השחקן, שערך ארבע הופעות ליגה בעונת 2006/07, והופעות בודדות בליגת האלופות ובגביע הגרמני. בפגרת החורף של עונת 2006/07 הושאל דוס סנטוס לוולפסבורג לשארית העונה, אך נפצע ולא שיחק ולו משחק אחד. לקראת עונת 2007/08, פוטר פליקס מגאת מאימון באיירן מינכן והגיע מאמן חדש, אוטמאר היצפלד, והוחתמו שחקנים כפרנק ריברי, זה רוברטו, חוסה סוסה וחמיט אלטינטופ, שיצרו לדוס סנטוס תחרות בלתי אפשרית על המקום בהרכב, ועל כן דוס סנטוס יצא בעונה זו להשאלה לחצי עונה באלמריה הספרדית, שם לא שיחק כלל, ובגרמיו הברזילאית, שם ערך חמש הופעות. ביוני 2008 עזב דוס סנטוס את באיירן מינכן באופן סופי, וחתם באתלטיקו פרנאאנסה הברזילאית, שם שיחק עונה אחת והציג יכולת טובה, וזכה עם המועדון באליפות מדינת פרנה.
ביוני 2009 חזר דוס סנטוס למועדון נעוריו, סרו פורטניו, והחיה את הקריירה שלו, כאשר שיחק במועדון חמש עונות נוספות והפך לשחקן מפתח. בתקופה זו זכה דוס סנטוס בשתי אליפויות, וצבר 171 הופעות ליגה בהן הבקיע 31 שערים. התקופה הארוכה בה דוס סנטוס שיחק בסרו פורטניו בשתי הקדנציות, הופכת אותו לשיאן ההופעות בכל המסגרות של המועדון בכל הזמנים. בשנת 2014 השתתף עם סרו פורטניו בקופה ליברטדורס, והבקיע חמישה שערים, ועל אף שקבוצתו הודחה בשמינית הגמר על ידי קרוזיירו, דוס סנטוס סיים את הטורניר כמלך השערים, בצוותא עם ניקולס אוליברה האורוגוואי.
