Casemiro đến với Serie A bắt đầu vào ngày 25 tháng 7 năm 2010, trong một trận thua trên sân khách trước Santos FC. Anh ấy ghi bàn thắng đầu tiên tại một giải đấu chính thức vào ngày 15 tháng 8, giúp cho đội cầm hòa 2-2 với Cruzeiro Esporte Clube.