Palermo begyndte sin karriere som en del af MTV’s tv-show, The City. Serien blev sendt i to sæsoner fra 2008 til 2010 og fokuserede på de personlige og professionelle liv af flere unge kvinder bosiddende i New York City. Som en del af showet arbejdede Palermo for Diane von Fürstenberg og senere i accessories-afdelingen for magasinet Elle.
I 2009 underskrev Palermo en kontrakt med talentbureauet Wilhelmina International Inc. for at fokusere på fuld tid på udviklingen af sit brand. Hun blev gæste redaktør for Gaps nu nedlagte Piperlime.com i 2011 og optrådte som gæstedommer i Project Runway sæson 9. I 2010 stod Palermo model for efterårs-/vinterkampagnerne fra Mango og Hogan. I oktober 2011 lancerede Palermo sit personlige websted, som består af redaktionelt indhold om mode, skønhed og livsstil skrevet af fuldtidsskribenter og medvirkende redaktører. Hun optrådte også som gæstedommer i Britain and Ireland’s Next Top Model sæson 7. Senere i 2012 kårede New York Post Palermo som den bedst klædte New Yorker på Page Six. Palermo optrådte på forsiden af Glamour Mexico i august 2018 og har skudt redaktionelle artikler for magasiner, herunder Grazia Australia og ¡Hola! Fashion Magazine. Hun har også været på forsiden af Cosmopolitan, InStyle, Elle, Flare, Marie Claire, Arcadia, Lucky, Brides, Harper’s Bazaar, L’Officiel, Tatler og Stella.Palermo har været ansigt for mærker i mellemklassen som Aerin, Max&Co og Banana Republic.
Partnerskaber med andre mærkerRediger
I 2010 lancerede Palermo en begrænset smykkekollektion med Roberta Freymann og blev ansigtet for Mediterraneo-kollektionen fra det spanske smykkemærke Carrera y Carrera. I august 2011 blev Palermo inviteret af Stuart Weitzman til at designe en sko til velgørenhedsformål. Senere i 2014 designede hun en linje af solbriller for det amerikanske mærke Westward Leaning, og en procentdel af hvert salg gik til støtte for Association for Development, Alternative Commerce and Micro Credits’ Masaai Project. Ligeledes i 2014 samarbejdede Palermo med det italienske skomærke Aquazzura om en linje af fodtøj.
I 2015 samarbejdede Palermo om kollektioner med det luksuriøse læder- og tilbehørsmærke Aspinal of London, det amerikanske smykke- og tilbehørsmærke Baublebar og makeupfirmaet Ciaté London. Palermos samarbejde med Ciaté omfattede en linje af makeup og neglelak, herunder en rød nuance inspireret af hendes mor. Hun fortsatte med at samarbejde med Nordstrom om en modelinje i 2016 og med Banana Republic i 2017.
I 2017 arbejdede Palermo sammen med accessory-brandet Meli Melo om en kollektion med titlen Severine. London-mærket, der er kendt for deres materialer og håndværk af høj kvalitet, samarbejdede med Palermo om at skabe et moderne spin på en bucketbag. Tasken, som kom i fem forskellige nuancer, var modelleret efter de skulpturelle værker af den afdøde arkitekt og kunstner Max Bill.
MærkeambassadørskaberRediger
Palermo blev udnævnt til mærkeambassadør for Pikolinos’ Maasai-projekt i 2013 og 2014. I september 2016 annoncerede Banana Republic Palermo som brandets første Women’s Global Style Ambassador gennem 2017.