Na capacidade de Subsecretário-Geral para Assuntos de Integração, Econômicos e de Comércio Exterior (1998-2002) foi responsável por todas as negociações comerciais bilaterais, plurilaterais, birregionais e multilaterais do Brasil e do Mercosul. Designado, em 2002, Representante Permanente junto às Comunidades Européias, serviu em Bruxelas por quatro anos, antes de exercer as funções de Cônsul-Geral em Nova York (2005-2008) e em Los Angeles (2008-2012).

Foi ainda, entre 2014 e 2016, Subsecretário-Geral de Política II (Ásia e Pacífico) e, como tal, Sherpa do BRICS e ponto focal do IBAS. Professor titular de Organizações Econômicas Internacionais no Instituto Rio Branco entre 2013 e 2016, presidiu a banca examinadora do Curso de Altos Estudos do mesmo IRBr de 2016 a 2019. O Embaixador Graça Lima serviu em quatro "panels" da OMC, três dos quais como Presidente, e serviu como árbitro do Mecanismo Provisório de Apelação da OMC entre 2020 e 2025.