* Antal matcher och mål i seniorlag räknas endast för de inhemska ligorna och är korrekt per den1 juli 2024. ** Antal landskamper och mål är korrekta per den1 juli 2024.
Palacios är en egen produkt frånRiver Plate. Han gjorde sin ligadebut den 8 november 2015 motNewell's Old Boys. Han gjorde sitt sista framträdande för sin barndomsklubb i finalen avCopa Argentina den 13 december 2019, då han spelade 79 minuter i en 3-0-seger överCentral Córdoba.
Den 16 december 2019 meddelade den tyska klubbenBayer Leverkusen att Palacios skulle ansluta till klubben den 1 januari 2020 och skriva på ett femårigt avtal med klubben. Den 26 september 2023 förlängde han sitt kontrakt till 2028. Säsongen 2023/2024 var han med och vann klubbens första ligatitel efter att gått genom hela ligaspelet utan en enda förlust. Han var även med och vann den tyska cupen samma säsong efter en förlustfri turnering. Klubbens enda förlust under säsongen kom i finalen avEuropa League motAtalanta där man förlorade med 3-0.
Palacios gjorde sin landslagsdebut förArgentina den 8 september 2020 i en 3-0-seger överGuatemala. I juni 2021 blev han uttagen tillCopa America därArgentina gick och vann turneringen efter att ha besegratBrasilien i finalen med 1-0. Han blev uttagen i Argentinas trupp tillFotbolls-VM 2022 iQatar. Han spelade tre matcher i turneringen och den 18 december 2022 blev han världsmästare med Argentina efter att ha besegrat de regerande mästarnaFrankrike i finalen efter straffar.
Den 15 juni 2024 togs han ut i truppen tillCopa America iUSA.