Επιστρέφει στη Σάο Πάουλο ο Ντενίλσον, καθώς η Άρσεναλ αποφάσισε να παρατείνει για δεύτερη σεζόν το δανεισμό του. Ο Βραζιλιάνος επέστρεψε στην πρώην ομάδα του την περασμένη σεζόν και συμφώνησε να παραμείνει εκεί και για την επόμενη.
Η Άρσεναλ ήλπιζε να πουλήσει τον 24χρονο μέσο μετά τη λήξη του δανεισμού του, αλλά δεν στάθηκε δυνατό να βρεθεί αγοραστής και, από τη στιγμή που ούτε η Σάο Πάουλο μπορούσε να καλύψει το ποσό που ζητούσαν οι «κανονιέρηδες» για την πώλησή του, αποφασίστηκε να διατηρηθεί αυτό το καθεστώς και για τη σεζόν 2012/2013.
Ο Ντενίλσον ήταν βασικός στη βραζιλιάνικη ομάδα, έχοντας 47 συμμετοχές. Ήταν από τους πρωταγωνιστές της Σάο Πάουλο, την οποία βοήθησε να τερματίσει στην 6η θέση του πρωταθλήματος Μπραζιλέιρο. Η μεταγραφή του κόστισε στην Άρσεναλ το ποσό των 3.4 εκατομμυρίων λιρών το 2006. Έκτοτε έπαιξε σε 153 ματς με τους «κανονιέρηδες», πετυχαίνοντας και 11 γκολ.