Paulo Henrique foi o camisa 11 do Brasil na disputa do Mundial Sub-20 de 2009, realizado no Egito. A equipe conquistou o vice-campeonato, sendo derrotado por Gana na final, em disputa por pênaltis, após o 0 a 0 no tempo normal. O meia do Santos marcou um gol no torneio, contra a Austrália, na fase de grupos, e apesar de não ter sido um dos principais destaques como se previra que seria devido à sua boa temporada, foi útil ao time e titular durante toda a campanha brasileira.