卡塞米罗出道于圣保罗足球俱乐部青训。2013年1月，卡塞米罗租借至皇家马德里足球俱乐部，并于2013年6月正式加盟。2014年7月，卡塞米罗租借加盟波尔图足球俱乐部效力一个赛季。在皇马效力期间，卡塞米罗夺得4个欧冠冠军、3个世俱杯冠军、2个欧洲超级杯冠军、2个西甲冠军、1个国王杯冠军和2个西班牙超级杯冠军。
2011年7月，卡塞米罗代表巴西U20青年队参加了国际足联U-20世界杯并夺得冠军。2011年9月，卡塞米罗首次入选巴西国家足球队。之后卡塞米罗代表巴西参加3届美洲杯以及1届世界杯。2015年8月，卡塞米罗与皇马续约至2021年。2018年12月23日，世俱杯决赛皇家马德里对阵阿尔艾因足球俱乐部，卡塞米罗帮助球队以4比1的比分战胜对手夺得冠军。 2019年2月9日，西甲联赛第23轮皇家马德里对阵马德里竞技，卡塞米罗在比赛的第16分钟用一记倒钩进球首开纪录，最终帮助球队以3比1的比分取得胜利。2018-19赛季，卡塞米罗代表皇家马德里在各项赛事中出场43次，打入4个进球。

2020年1月19日，西甲联赛皇马对阵塞维利亚，卡塞米罗上演了他在皇马的首个梅开二度。

2021年8月，卡塞米罗与皇马续约至2025年2019年，卡塞米罗跟随巴西夺得美洲杯冠军。

2021年10月4日，入选国家队参加卡塔尔世界杯预选赛