Na konferencji po gali Dana White potwierdził, że Thiago został nagrodzony bonusem finansowym w ramach nokautu wieczoru.
Thiago drugi raz walczył w UFC po roku przerwy. Walczył z byłym rywalem o tytuł i kolegą z drużyny Koschecka, Jonem Fitchem podczas UFC 100. To była pierwsza walka Thiago w Stanach Zjednoczonych. Przegrał ją jednogłośną decyzją sędziów.
Thiago zwyciężył przez jednogłośną decyzję w walce z Jacobem Volkmannem na UFC 106.
W czwartej walce Thiago w oktagonie UFC został zmuszony do rewanżu przeciwko Joshowi Koscheckowi w UFC 109. Koscheck jednak wycofał się z walki po kontuzji i został zastąpiony przez kolegę z drużyny AKA Mike’a Swicka. Thiago wygrał walkę przez poddanie w drugiej rundzie i zdobył nagrodę za najlepsze poddanie gali.mały|Paulo Thiago na ważeniu przed walką UFC 115.|lewo
Thiago spotkał się z Martinem Kampmannem 12 czerwca 2010 roku na UFC 115, gdzie przegrał jednogłośną decyzją (30-27, 30-27, 30-27).
Thiago przegrał drugą walkę z rzędu przez jednogłośną decyzje w walce z Diego Sanchezem 23 października 2010 roku na UFC 121. Chociaż Thiago rozpoczął walkę silnie, wygrywając pierwszą rundę, potem zaczął się męczyć i ostatecznie poddał się po ciężkim boju z Sanchezem w drugiej i trzeciej rundzie.