Paulinho membuat penampilan pertama untuk skuad Seleção pada 14 September 2011, dalam perlawanan pertama Superclásico de las Américas 2011 menentang pesaing terdekat Argentina di Córdoba, dengan keputusan seri tanpa jaringan.[14] Gol antarabangsa pertama beliau ialah ketika menentang Argentina pada 20 September 2012 dalam perlawanan pertama Superclásico de las Américas 2012 di mana Brazil menang 2-1.[15] Paulinho bersama skuad Brazil membelasah Afrika Selatan 5–0 dalam satu perlawanan persahabatan pada 5 Mac 2014 dan ia dilihat akan memasuki skuad piala dunia Scolari.

Beliau telah dipilih oleh pengurus Luiz Felipe Scolari untuk Piala Konfederasi FIFA 2013 yang diadakan di tanah airnya, Brazil.[16] Dalam perlawanan pembukaan pada 15 Jun menentang Jepun, Paulinho menjaringkan gol kedua Brazil, keputusannya Brazil menang 3–0.[17] Dalam perlawanan separuh akhir menentang Uruguay pada 26 Jun, Paulinho menjaringkan gol kemenangan Brazil pada minit ke-86 untuk menghantar negaranya ke perlawanan akhir.[18] Dalam perlawanan akhir, Brazil membenam Sepanyol yang pernah menjadi juara dunia dan dua kali juara Eropah, 3-0. Paulinho menerima anugerah Bola Gangsa, iaitu pemain ketiga terbaik kejohanan.[19]

Gol antarabangsa