با وجود تمام افتخارات باشگاهی، مالدینی در رده ملی هیچ‌گاه نتوانست به قهرمانی بزرگی برسد. او در 4 جام جهانی و 3 یورو برای ایتالیا به میدان رفت و در سال 1994 تا فینال جام جهانی پیش رفت، اما در نهایت با شکست مقابل برزیل در ضربات پنالتی، از رسیدن به جام بازماند.یکی از تلخ‌ترین لحظات دوران ملی‌اش، حذف ایتالیا در فینال یورو 2000 بود؛ جایی که فرانسه با گل طلایی دیوید ترزگه، قهرمان شد. مالدینی در سال 2002، بعد از حذف ناامیدکننده ایتالیا از جام جهانی، از فوتبال ملی خداحافظی کرد، در حالی که 126 بازی ملی را در کارنامه داشت.

با بالا رفتن سن، بسیاری تصور می‌کردند که دوران مالدینی به پایان رسیده، اما او تا 40 سالگی در بالاترین سطح فوتبال بازی کرد. در فصل 2006-07، زمانی که خیلی‌ها انتظار نداشتند، او به همراه کاکا، سیدورف و پیرلو، دوباره میلان را به قهرمانی لیگ قهرمانان اروپا رساند. این قهرمانی، انتقامی بود از لیورپول که در فینال 2005، در دیداری تاریخی، میلان را شکست داده بود.سرانجام در سال 2009، بعد از 24 سال بازی در تیم اصلی میلان، پائولو مالدینی کفش‌هایش را آویخت. آخرین بازی او در سن سیرو، صحنه‌ای احساسی بود؛ هزاران هوادار میلان ایستاده او را تشویق کردند، در حالی که چشمان بسیاری پر از اشک بود.

بعد از خداحافظی فرانکو بارزی در سال 1997، بازوبند کاپیتانی میلان به پائولو رسید. او نه تنها از نظر فنی، بلکه از نظر شخصیتی نیز بهترین گزینه برای این مسئولیت بود. با رهبری او، میلان همچنان در سطح اول فوتبال باقی ماند و در دهه 2000 نیز افتخارات بزرگی کسب کرد.در این سال‌ها، مالدینی با بازیکنان بزرگی همبازی بود؛ از آندره‌آ پیرلو، کلارنس سیدورف، گنارو گتوزو و کاکا گرفته تا ستاره‌هایی مثل آندری شوچنکو و فلیپ اینزاگی.یکی از مهم‌ترین لحظات دوران حرفه‌ای‌اش، لیگ قهرمانان 2003 بود که میلان در فینال، یوونتوس را شکست داد و قهرمان اروپا شد. این قهرمانی برای مالدینی بسیار ویژه بود، چرا که درست 40 سال بعد از قهرمانی پدرش چزاره با میلان در اروپا به دست آمد.

فینال لیگ قهرمانان 2005 در استانبول، شاید یکی از تلخ‌ترین شب‌های زندگی مالدینی بود. میلان با گل زودهنگام او، خیلی زود 3-0 از لیورپول پیش افتاد، اما در نیمه دوم، طی شبی عجیب، بازی به تساوی کشیده شد و در نهایت، لیورپول در ضربات پنالتی قهرمان شد.اما مالدینی همیشه یک جنگجو بود. او و هم‌تیمی‌هایش دو سال صبر کردند و در سال 2007، در فینالی دوباره مقابل لیورپول، این بار با نتیجه 2-1 پیروز شدند و انتقام تلخ‌ترین شکست دوران حرفه‌ای‌شان را گرفتند.

با تمام افتخارات باشگاهی، تنها حسرت بزرگ مالدینی، نداشتن یک قهرمانی در تیم ملی بود. او 126 بازی ملی برای ایتالیا انجام داد، اما هرگز نتوانست جامی را بالای سر ببرد.او در جام جهانی 1994 تا فینال پیش رفت، اما در ضربات پنالتی مغلوب برزیل شد. در یورو 2000 نیز، ایتالیا در فینال مقابل فرانسه با گل طلایی ترزگه شکست خورد. در نهایت، پس از جام جهانی 2002، مالدینی از فوتبال ملی خداحافظی کرد. جالب اینجاست که چهار سال بعد، ایتالیا قهرمان جهان شد؛ عنوانی که اگر او کمی بیشتر در تیم می‌ماند، می‌توانست از آن لذت ببرد.