Após uma temporada e meia por empréstimo, Caio Paulista assinou em definitivo com o Fluminense até 2026. O Tricolor das Laranjeiras comprou 100% de seus direitos federativos e 50% de seus direitos econômicos junto ao Tombense por 1,5 milhão de dólares (cerca de R$ 7,9 milhões), a serem pagos parcelados até o final de 2023. O atacante não escondeu a emoção de assinar com o clube.
– Isso é muito importante para mim, pois o Fluminense é um clube que eu sempre gostei. As minhas renovações foram sempre por um ano, e fico feliz de atingir essa meta de permanecer neste clube tão maravilhoso por mais cinco temporadas, um objetivo que eu sempre busquei para a minha vida. É um sonho que hoje está sendo realizado – disse em entrevista ao site oficial.
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Caio chegou até ter uma passagem discreta por Xerém, mas foi dispensado ainda na base do clube por opção técnica e seguiu para o Avaí, onde subiu aos profissionais. Em janeiro de 2020, então, acertou com o Fluminense por empréstimo de um ano sem custos e renovou por mais um em março de 2021.
Depois de ser criticado por parte da torcida em seu início pelo Fluminense, Caio Paulista evoluiu em campo e se tornou um dos destaques da equipe nesta temporada, caindo nas graças do torcedor. Ao todo, já fez 62 partidas com a camisa tricolor, marcou sete gols e deu três assistências.
