En 1950 se mudó a Brasil y fue entrenador del Polo aquático do Fluminense de Río de Janeiro, contribuyendo a la mejora y el éxito del equipo.
El Fluminense durante este periodo ganó la Liga de Brasil de waterpolo masculino durante 9 años seguidos, manteniéndose imbatido en 104 partidos.
En Brasil, Paolo Costoli introdujo nuevos métodos de entrenamiento y tácticas, convirtiendo al Fluminense en el equipo brasileño de referencia en waterpolo.
Florentia, A.S Roma y al equipo nacional de natación italiano.
En 1966, perdió la vida en accidente de avión cuando viajaba a Bremen junto con el equipo italiano de natación:: B. Bianchi, A. Chimisso, S. De Gregorio, D. Rora, C. Longo, L. Massenzi, D. Samuele y el periodista N. Sapio.