Caio César nasceu em Cubatão, mas cresceu em São Vicente, onde, ainda pequeno, começou a jogar futsal. Aos 11 anos, já atuava pelo Santos. Depois de dois anos, já no futebol de campo, passou a jogar em muitas escolinhas e projetos. No último deles, chamado Fluminense, um olheiro gostou do que viu e o levou para o Vila Nova, de Goiás, para fazer um teste. Passou. Chamou tanto a atenção que preferiram levá-lo logo para fazer um outro teste, só que no Avaí. Já assinava seu primeiro contrato, no Sub-17. Mas não demoraria a retornar ao Vila Nova, para o Sub-20, e onde até estreou como profissional. Nesse vai e vem, mais uma vez voltou ao Leão da Ilha e começou a se destacar, chegando a ser comparado a Pogba, pelo porte físico e estilo de jogo. Após três temporadas e rápida passagem pelo Tombense, foi negociado com o futebol japonês para defender o Kawasaki Frontale, em 2018. No ano seguinte, após o título da J-League e da Supercopa do Japão, foi emprestado ao V-Varen Nagasaki, que o contrataria em definitivo depois.