Hoje no Monaco, da França, Caio Henrique teve uma ótima passagem pelo Fluminense em 2019. Em 2020, Atlético de Madrid, da Espanha, então detentor de seus direitos econômicos, emprestou-o para o Grêmio. O lateral-esquerdo admite que, à época, preferia ter seguido no Tricolor das Laranjeiras, mas não houve acerto entre os clubes.
— O que aconteceu foi o seguinte: tiveram algumas conversas para eu voltar a Atlético, mas, naquele momento, eu também não queria porque queria aproveitar um pouco mais da fase que eu estava vivendo. Consegui fazer uma boa temporada no Fluminense e, naquele momento, eu e meu estafe, nós vimos com bons olhos ficar mais uma temporada no Brasil. Também tinha preferência pelo Fluminense, só que o Atlético de Madri acabou pedindo um valor muito alto pelo empréstimo, e o Fluminense não conseguiu pagar. Tive a oferta do Grêmio e vi que era uma boa equipe para eu continuar evoluindo. Optei pelo Grêmio – disse.
No Grêmio, Caio Henrique ficou muito pouco. O Atlético de Madrid tinha a opção de solicitar seu retorno e assim o fez. Disputou apenas cinco partidas. Pelo Fluminense foi a campo em 65 oportunidades e fez dois gols.