Palermo začala svou kariéru v televizním pořadu The City na MTV. Seriál se vysílal dvě sezóny od roku 2008 do roku 2010 a zaměřoval se na osobní a profesní život několika mladých žen žijících v New Yorku. V rámci pořadu Palermo pracovala pro Diane von Fürstenberg a později v oddělení doplňků pro časopis Elle.
V roce 2009 Palermo podepsala smlouvu s talentovou agenturou Wilhelmina International Inc. a začala se naplno věnovat rozvoji své značky. V roce 2011 se stala hostující redaktorkou pro dnes již neexistující stránky Piperlime.com společnosti Gap a objevila se jako hostující porotkyně v 9. sezóně Project Runway. V roce 2010 se Palermo stala modelkou pro podzimní/zimní kampaně značek Mango a Hogan. V říjnu 2011 Palermo spustila své osobní webové stránky, které se skládají z redakčního obsahu o módě, kráse a životním stylu psaného autory a redaktory na plný úvazek. Objevila se také jako hostující porotkyně v sedmé sezóně soutěže Britain and Ireland’s Next Top Model. Později v roce 2012 označil New York Post Palermo za nejlépe oblékanou Newyorčanku Page Six. Palermo se v srpnu 2018 objevila na obálce časopisu Glamour Mexico a nafotila editorialy pro časopisy, včetně Grazia Australia a ¡Hola! Fashion Magazine. Byla také na obálkách časopisů Cosmopolitan, InStyle, Elle, Flare, Marie Claire, Arcadia, Lucky, Brides, Harper’s Bazaar, L’Officiel, Tatler a Stella. palermo byla tváří značek střední třídy, jako jsou Aerin, Max&Co a Banana Republic.
Spolupráce se značkamiEdit
V roce 2010 Palermo uvedla na trh limitovanou kolekci šperků pod společnou značkou s Robertou Freymann a stala se tváří kolekce Mediterraneo španělské šperkařské značky Carrera y Carrera. V srpnu 2011 byla Palermo vyzvána Stuartem Weitzmanem, aby navrhla boty pro charitativní účely. Později v roce 2014 navrhla řadu slunečních brýlí pro americkou značku Westward Leaning a procenta z každého prodeje šla na podporu projektu Asociace pro rozvoj, alternativní obchod a mikroúvěry Masaai. V roce 2014 také Palermo spolupracovala s italskou značkou obuvi Aquazzura na řadě obuvi.
V roce 2015 Palermo spolupracovala na kolekcích s luxusní značkou kůže a doplňků Aspinal of London, americkou značkou šperků a doplňků Baublebar a kosmetickou společností Ciaté London. Spolupráce Palermo se společností Ciaté zahrnovala řadu líčidel a laků na nehty, včetně červeného odstínu inspirovaného její matkou. V roce 2016 pokračovala ve spolupráci s Nordstromem na módní řadě a v roce 2017 s Banana Republic.
V roce 2017 Palermo spolupracovala se značkou doplňků Meli Melo na kolekci s názvem Severine. Londýnská značka, která je známá svými vysoce kvalitními materiály a řemeslným zpracováním, spolupracovala s Palermem na vytvoření moderního pojetí kbelíkové tašky. Taška, která byla k dostání v pěti různých odstínech, byla vytvořena po vzoru sochařských děl zesnulého architekta a umělce Maxe Billa.
Ambasadorství značkyEdit
Palermo byl v letech 2013 a 2014 jmenován ambasadorem značky Pikolinos v rámci projektu Maasai. V září 2016 společnost Banana Republic oznámila, že Palermo se stala první ambasadorkou značky Women’s Global Style do roku 2017.
Palermo se stala ambasadorkou značky Banana Republic.