D'abord journaliste et auteur dramatique, Palermi réalise son premier film en 1914. Doté d'un tempérament très souple, il tourne des films de genres très divers et dirige des comédiennes comme Lyda Borelli, Soava Gallone, Leda Gys, Pina Menichelli, Diomira Jacobini. Pendant les années 20, il réalise quelques films en Allemagne et met en chantier le dernier « colosse » italien de l'après-guerre, les Derniers Jours de Pompéi (Gli ultimi giorni di Pompei, 1926, CO : C. Gallone). L'arrivée du parlant n'interrompt pas son travail : mieux même, il réalise près d'une trentaine de films en guère plus de dix ans, tournant aussi bien des comédies avec Angelo Musco (L'eredità dello zio Buonanima, 1934 ; Fiat voluntas Dei, 1935) ou avec Totò (Totò apôtre et martyr San Giovanni decollato, 1941 ; L'allegro fantasma, id.) que des drames populaires (Napoli d'altri tempi, 1938 ; Partire, id. ; Le due madri, id. ; Napoli che non muore, 1939 ; Cavalleria rusticana, id.). Dans beaucoup de ces films, un goût vériste venu sans doute des origines méridionales de Palermi trouve des accents d'une grande authenticité. C'est dans cette ligne que se situe le chef-d'uvre du cinéaste, La peccatrice (1940), une uvre qui décrit le drame d'une femme abandonnée et dans laquelle on peut lire les prémices du néoréalisme.
