2002 siegte er beim São-Paulo-Marathon. 2004 gewann er in 2:09:39 Hamburg-Marathon.
Beim Marathonlauf der Olympischen Spiele 2004 in Athen wurde er durch einen spektakulären Zwischenfall weltbekannt. Dort setzte er sich schon bei KM 20 vom Rest des Feldes ab und hatte zwischenzeitlich einen Vorsprung von anderthalb Minuten auf das Verfolgerfeld. Fünf Kilometer vor dem Ziel war der Vorsprung auf gut eine halbe Minute geschrumpft, als de Lima von Cornelius Horan, der aus der Zuschauermenge sprang, von der Straße gezerrt wurde. Der Brasilianer verlor wegen dieses Zwischenfalls etwa 20 Sekunden, kam aus dem Rhythmus und wurde kurz darauf von Stefano Baldini und Mebrahtom Keflezighi überholt. De Lima hielt jedoch durch und konnte bis ins Ziel den Bronzerang verteidigen.
Jacques Rogge, damaliger Präsident des IOC, überreichte am 29. August 2004 de Lima die Pierre-de-Coubertin-Medaille für exemplarischen Sportsgeist.
Lima bei der Entzündung der olympischen Flamme (2016)
Renata Adrião D’Angelo: Vanderlei Cordeiro de Lima: a maratona de uma vida. Rio de Janeiro, Casa da Palavra, Comitê Olímpico Brasileiro, 2007 (Perfil do atleta 2), ISBN 978-85-7734-030-9
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