Éder Gabriel Militão spilte sine første fotballkamper i akademiet til São Paulo, hvor han ankom i 2010 som 12-åring. Her gikk han gradene i klubben før han ble en del av førstelaget i 2016. I 2017 fikk Militão sin offisielle debut for São Paulo mot Cruzeiro i den brasilianske ligaen, og det var ikke mange kampene den brasilianske stopperen rakk å spille i Brasil før han tiltrakk seg oppmerksomhet fra Europa.
Kun et drøyt år etter at han gjorde sin offisielle debut for São Paulo hadde Porto hentet den lynraske midtstopperen fra Brasil. Med sin enorme fart og blendende fysikk ble han sett på som en ny eksport-mulighet fra Sør-Amerika, og det var ei heller ikke lenge han fikk ha Iker Casillas som lagkamerat før enda større utfordringer ventet. Etter fantastiske prestasjoner i Porto, spesielt i Champions League, besluttet Florentino Pérez å utløse utkjøpsklausulen i kontrakten til Militão, som lå på 50 millioner euro. Denne overgangen ble annonsert allerede i mars, noe som var rekordtidlig til Real Madrid å være.
Militão fikk sin debut for det brasilianske landslaget i september 2018 i en 5-0-seier over El Salvador. Sommeren 2019 var Militão en del av Brasil-troppen som vant Copa América og fikk sine eneste minutter i mesterskapet da han ble byttet inn for Philipe Coutinho i finalen mot Peru, som Brasil vant 3-1. Militão fikk sin Real Madrid-debut 14. september 2019, da han ble byttet inn i Real Madrids 3-2-seier over Levante på Santiago Bernabéu.