O Palmeiras oficializou a contratação de Paulinho no dia 31 de dezembro para a temporada 2025. O jogador terá vínculo com o clube por cinco temporadas, até dezembro de 2029, com um valor de 18 milhões de euros (aproximadamente R$ 115 milhões). Além disso, o negócio envolveu as transferências de Gabriel Menino e Patrick para o Atlético-MG, mantendo parte dos direitos econômicos da dupla com o Palmeiras.

Após passar por um procedimento cirúrgico devido a um problema na canela direita, a lesão de Paulinho não é considerada grave e ele deve estar disponível a partir de abril, antes do início do Mundial de Clubes.