Paulinho werd tijdens het seizoen 2006/07 verhuurd aan het LitouwseFC Vilnius. Het daaropvolgende seizoen werd hij verhuurd aan het Poolse ŁKS Łódź. Daarna keerde hij terug naar Brazilië. Na een seizoen met zes doelpunten in 28 wedstrijden bij Bragantino, tekende Paulinho in mei 2010 een contract bij Corinthians. In drie seizoenen scoorde hij 20 doelpunten in 86 wedstrijden voor Corinthians. Op 6 juli 2013 bevestigde Tottenham Hotspur de komst van Paulinho, voor een transferbedrag van net iets minder dan 20 miljoen euro. Dat was een transferrecord voor Tottenham, maar werd enkele weken later nogmaals gebroken voor de komst van Roberto Soldado. Hij debuteerde op 18 augustus 2013 in de Premier League, tegen Crystal Palace. Paulinho speelde in twee seizoenen 45 competitiewedstrijden voor Tottenham en scoorde daarin zes doelpunten. Hij eindigde het eerste seizoen met de club op de zesde plaats in de Premier League en het tweede op de vijfde. Paulinho tekende in juni 2015 een contract tot medio 2019 bij Guangzhou Evergrande, dat circa €14.000.000,- voor hem betaalde aan Tottenham Hotspur.[1] Hij tekende in augustus 2017 een contract tot medio 2021 bij FC Barcelona, dat circa €40.000.000,- betaalde aan de Chinese club. Op 22 juli 2021 tekende Paulinho transfervrij een driejarig contract bij Al-Ahli.[2] Op 18 september 2021 beëindigde hij zijn contract bij Al-Ahli met als reden "onvermogen om de gewenste toevoeging aan het team te bieden". In december 2021 keerde Paulinho terug bij Corinthians en tekende een contract tot eind 2023.[3]
Op 5 september 2011 werd Paulinho voor het eerst opgeroepen voor Brazilië, voor de Superclásico tegen Argentinië. Op 2 juni 2013 scoorde hij na 83 minuten de gelijkmaker in een vriendschappelijke interland tegen Engeland (2–2). Op 15 juni 2013 scoorde hij op de openingswedstrijd van de Confederations Cup 2013 het tweede doelpunt voor Brazilië tegen Japan (3–0 winst). Op 26 juni 2013 scoorde hij het winnende doelpunt in de halve finale tegen Uruguay. Het toernooi werd gewonnen door in de finaleSpanje met 3–0 te verslaan. Paulinho verscheen aan de start van deze wedstrijd en werd na 88 minuten gewisseld voor Hernanes. Op het wereldkampioenschap voetbal 2014 speelde hij in zes wedstrijden van zijn land, waaronder de met 1–7 verloren halve finale tegen tegen Duitsland en de troostfinale (0–3).