保利尼奥于2017年8月14日正式从广州恒大转会至西甲豪门巴塞罗那俱乐部。巴萨以4000万欧元的价格支付了球员的解约金，并与保利尼奥签署了一份直到2021年的合同。保利尼奥在恒大的出色表现赢得了巴塞罗那的青睐，最终通过支付违约金的方式实现了转会。
在恒大期间，保利尼奥共出场176次，打进75球，还有29次助攻。他的转会被认为是广州恒大历史上的一次重要交易，也是中超球队在国际足坛的一次重要突破。保利尼奥在巴萨的表现也让人重新审视了这笔交易的合理性，尽管在2017-2018赛季初期他的表现备受争议，但随后他逐渐找到了状态，并在2018年世界杯上为巴西国家队做出了重要贡献。