Apesar de ter nascido em São Paulo, Caio Paulista iniciou no futebol nas categorias de base do Ceará. Destaque da equipe numa Copa São Paulo de Futebol Júnior, chamou a atenção de vários clubes, mas foi o Fluminense que o contratou e o levou para Xerém. Depois de dois anos, acabou indo jogar no Avaí, ainda na base. Jogou um ano no Sub-20 até ser integrado ao elenco profissional, em 2019, quando se destacou na disputa do Brasileiro. Na série “o bom filho à casa torna”, em janeiro de 2020 voltava a vestir a camisa do Fluminense. Após brilhar no time comandado por Fernando Diniz em 2022, quando jogou improvisado como lateral-esquerdo e teve bom desempenho, acabou sendo emprestado ao São Paulo no ano seguinte. Depois de um 2023 de destaque, como um dos símbolos do time que acabou campeão da Copa do Brasil, “pulou o muro” na Barra Funda e acabou contratado pelo Palmeiras, em janeiro de 2024.