Palermo började sin karriär i MTV:s tv-program The City. Serien sändes i två säsonger från 2008 till 2010 och fokuserade på flera unga kvinnors personliga och professionella liv i New York City. Som en del av serien arbetade Palermo för Diane von Fürstenberg och senare på accessoaravdelningen för tidningen Elle.
År 2009 skrev Palermo kontrakt med talangbyrån Wilhelmina International Inc. för att på heltid fokusera på utvecklingen av sitt varumärke. Hon blev gästredaktör för Gaps numera nedlagda Piperlime.com 2011 och framträdde som gästdomare i Project Runway säsong 9. År 2010 var Palermo modell för Mangos och Hogans höst- och vinterkampanjer. I oktober 2011 lanserade Palermo sin personliga webbplats, som består av redaktionellt innehåll om mode, skönhet och livsstil skrivet av heltidsskribenter och medverkande redaktörer. Hon var också gästdomare i Britain and Ireland’s Next Top Model säsong 7. Senare under 2012 utsåg New York Post Palermo till den bäst klädda New Yorkaren på Page Six. Palermo var med på omslaget till Glamour Mexico i augusti 2018 och har fotograferat redaktionella artiklar för tidningar, bland annat Grazia Australia och ¡Hola! Fashion Magazine. Hon har också varit på omslaget till Cosmopolitan, InStyle, Elle, Flare, Marie Claire, Arcadia, Lucky, Brides, Harper’s Bazaar, L’Officiel, Tatler och Stella.Palermo har varit ansiktet utåt för mellanklassmärken som Aerin, Max&Co och Banana Republic.
Partnerskap med andra varumärkenRedigera
Under 2010 lanserade Palermo en begränsad smyckeskollektion med Roberta Freymann och blev ansiktet för Mediterraneo-kollektionen från det spanska smyckesmärket Carrera y Carrera. I augusti 2011 blev Palermo inbjuden av Stuart Weitzman att designa en sko för välgörenhet. Senare under 2014 designade hon en serie solglasögon för det amerikanska varumärket Westward Leaning, och en procentandel av varje försäljning gick till stöd för Association for Development, Alternative Commerce, and Micro Credits’s Masaai Project. Även 2014 samarbetade Palermo med det italienska skomärket Aquazzura om en linje av skor.
Under 2015 samarbetade Palermo om kollektioner med lyxiga läder- och accessoarvarumärket Aspinal of London, det amerikanska smyckes- och accessoarvarumärket Baublebar, och makeupföretaget Ciaté London. Palermos samarbete med Ciaté innehöll en serie smink och nagellack, bland annat en röd nyans inspirerad av hennes mamma. Hon fortsatte att samarbeta med Nordstrom om en modelinje 2016 och med Banana Republic 2017.
2017 samarbetade Palermo med accessoarmärket Meli Melo om en kollektion med titeln Severine. Londonmärket, som är känt för sina högkvalitativa material och hantverk, samarbetade med Palermo för att skapa en modern version av en hinkväska. Väskan, som fanns i fem olika nyanser, var modellerad efter de skulpturala verken av den avlidne arkitekten och konstnären Max Bill.
VarumärkesambassadörskapRedigera
Palermo utsågs till varumärkesambassadör för 2013 och 2014 års Maasai-projekt för Pikolinos. I september 2016 tillkännagav Banana Republic Palermo som varumärkets första Women’s Global Style Ambassador fram till 2017.