Gabriel Paulista è entrato nel settore giovanile del Vitória nel 2009 dopo un periodo al Taboão da Serra.[1]
Ha esordito in prima squadra il 7 marzo 2010, in una vittoria per 3-1 al Camaçari per il Campionato Baiano.[2] In Série A, invece, il 15 maggio, sostituendo Vilson nel pareggio casalingo per 1-1 contro il Flamengo.[3] Il 6 settembre 2012, Gabriel Paulista, ha prolungato il contratto fino al 2016.[4]
Il 15 agosto 2013, Gabriel Paulista si è trasferito al Villarreal, firmando un contratto quinquennale.[6]
Ha esordito in Liga il 4 novembre, in una vittoria esterna per 0-1 contro l'Elche.[7]
Fa il suo esordio con i gunners il 15 febbraio, giocando l'intera vittoria casalinga per 2-0 sul Middlesbrough, nel quinto turno della FA Cup.[10] Ha fatto il suo debutto in Premier League sei giorni dopo, entrando al posto di Alexis Sánchez, nella vittoria per 2-1 in casa del Crystal Palace.[11]
Il 16 settembre 2015 ha giocato la sua prima gara in UEFA Champions League, quella persa contro la Dinamo Zagabria, valida per la fase a gironi.[12] Il 28 dicembre 2015, ha segnato il suo primo gol con la maglia dei Gunners: lo ha fatto di testa, su calcio d'angolo di Mesut Özil, nella vittoria per 2-0 contro il Bournemouth.[13]
In due stagioni e mezza con l'Arsenal ha conquistato due Coppe d'Inghilterra (2014-2015 e 2016-2017) e una Community Shield nel 2015: in nessuno dei tre casi scese in campo per la finale.[14][15][16]
Valencia a Atletico Madrid
Il 18 agosto 2017 torna in Spagna per trasferirsi al Valencia.[1] Il 9 settembre 2017 esordisce con tale club, nella terza giornata di Liga giocata in casa contro l'Atlético Madrid.[17] Mette a segno la sua prima rete con i Blanquinegres il 5 maggio 2019, nella vittoria esterna contro l'Huesca.[18] Il 25 maggio 2019 conquista la coppa del Re giocando titolare la finale vinta per 2-1 contro il Barcellona.[19]
Il 10 dicembre 2019, è stato espulso al termine della vittoria per 1-0 in casa dell'Ajax nell'ultima partita della fase a gironi di Champions League, per una testata a Dušan Tadić.[20] Il 5 ottobre 2021, ha subito un grave infortunio al ginocchio che lo ha allontanato dai campi per 138 giorni.[21] Chiude la sua esperienza valenziana con 220 presenze e 8 reti.
Il 31 gennaio 2024, dopo aver risolto il proprio contratto con i Blanquinegres[22], firma un accordo fino al termine della stagione con l'Atlético Madrid.[23] Lascia il club alla fine della stessa annata, alla scadenza naturale del suo contratto.[24][25]
Nazionale
Il 20 marzo 2015 Gabriel Paulista è stato convocato per la prima volta dalla nazionale brasiliana, sostituendo l'infortunato David Luiz per le amichevoli contro Francia e Cile senza scendere in campo in nessuna delle due partite.[26]
Il 9 dicembre 2020 il giocatore ha ottenuto la cittadinanza spagnola tramite residenza e si è reso disponibile a rappresentare la nazionale spagnola.[27]