O Palmeiras investiu cerca de 18 milhões de euros (aproximadamente R$ 115 milhões) para trazer Paulinho, além de negociar partes dos direitos econômicos de Gabriel Menino e Patryck, jogadores do time sub-20. Porém, a estreia de Paulinho foi adiada devido a problemas físicos que ele apresentava na perna, exigindo um tempo maior de recuperação antes de entrar em campo. Desde então, ele participou de 16 jogos, mas apenas um como titular, totalizando 459 minutos, e anotou três gols e duas assistências.

A sua performance mais notável ocorreu durante o Mundial de Clubes, onde, mesmo sendo reserva em todas as partidas, contribuiu significativamente ao entrar durante os jogos. Paulinho marcou dois gols no torneio, sendo um deles crucial no empate contra o Inter Miami, onde jogava Lionel Messi, e o outro garantiu a classificação do Palmeiras nas oitavas de final contra o Botafogo.

Após o Mundial, o jogador precisou passar por uma nova cirurgia na perna, por conta de dores persistentes, e estará apto para retornar aos treinos com a comissão técnica apenas na próxima temporada.