Portugisen har varit utan jobb sedan han lämnade den franska klubben Bordeaux i augusti.
Polen valde oväntat att sparka Jerzy Brzęczek tidigare i veckan, utan att ge någon förklaring till beslutet.
Paulo Sousa tar över Polens landslag med bara drygt fem månad kvar till EM, där laget bland annat kommer att ställas mot Sverige. De andra motståndarna i gruppspelet kommer vara Spanien och Slovakien.