Palermo debutó en Primera División a los 19 años, el 5 de julio de 1992 en el empate sin goles entre San Lorenzo y Estudiantes. Sin embargo, le costó mucho asentarse en el primer equipo; muestra de ello es que recién pudo convertir el primer tanto de su carrera el 22 de mayo de 1993San Martín de Tucumán. a los 20 minutos del encuentro que finalizó en victoria (3-0) del club platense frente a
El equipo tucumano volvería a cruzarse en su camino poco tiempo después. Con Estudiantes recién ascendido, en 1995, Palermo no figuraba en los planes del director técnico Miguel Ángel Russo y aceptó irse cedido a préstamo a San Martín de Tucumán para jugar en el Nacional B. Pero una diferencia económica entre los clubes frustró el pase y Palermo se quedó en Estudiantes.
Tras el conflicto, el cuerpo técnico presentó su renuncia y asumió Daniel Córdoba. Palermo tuvo su oportunidad y no la desaprovechó. En menos de un año se convirtió en figura y goleador del equipo, con actuaciones destacadas y goles frente a los grandes del fútbol argentino.
En su paso por Estudiantes, Palermo disputó 90 partidos de Primera División, marcando 34 goles.
A mediados de 1997 Boca Juniors se interesó por su pase. Fue así que llegó al Club de la Ribera junto con los hermanos Barros Schelotto. Los tres habían sido pedidos insistentemente por Diego Armando Maradona, que jugaba sus últimos partidos antes de retirarse del fútbol profesional en octubre de ese año.
Palermo se hizo prontamente con un puesto en el equipo titular aunque sus primeras actuaciones no fueron convincentes. Pero con el correr del Torneo Apertura de 1997 hizo valer su potencia goleadora y contribuyó al subcampeonato logrado por Boca.
En 1998, con la llegada de Carlos Bianchi a la dirección técnica del Xeneize, formó una efectiva dupla con Guillermo Barros Schelotto que contribuyó decisivamente a la obtención del Torneo Apertura. En ese campeonato Palermo se consagró goleador con 20 goles, récord en torneos cortos. En 1999 Boca repitió el título en el Clausura.
En medio de la disputa del Torneo Apertura de ese mismo año Boca visitó a Colón de Santa Fe y Palermo sufrió la rotura de ligamentos cruzados de la rodilla derecha. Su gol en aquel partido, que marcó ya lesionado, fue su tanto número 100 en Primera División. La recuperación demandó más de seis meses y su regreso se produjo en un importante encuentro por la vuelta de los cuartos de final de la Copa Libertadores de América del año 2000. El rival de Boca era River Plate. Palermo, que aún no había recuperado su mejor forma física, marcó el definitivo 3-0 sobre el final del encuentro, disputado en la Bombonera.
Si bien su participación en la Copa Libertadores que Boca logró en 2000 fue escasa, su concurso fue decisivo para la obtención de la Copa Intercontinental de ese mismo año. Ese día Palermo marcó dos goles en los primeros minutos del encuentro que Boca le ganó a Real Madrid 2-1, lo que le valió el premio al mejor jugador de la final. A la vuelta de Japón, Palermo contribuyó con otro gol a la consagración de Boca como ganador del Torneo Apertura.
Al finalizar el año 2000 Martín Palermo fue transferido al Villarreal español. En el Submarino Amarillo alternó buenas con malas actuaciones. Si bien siguió marcando con regularidad no logró brillar y volvió a sufrir una grave lesión tras caerle un pequeño muro en la pierna cuando estaba celebrando un gol con los aficionados, que le demandó otra larga recuperación. Finalmente, al no estar en los planes del entrenador Benito Floro, fue transferido a Betis en agosto de 2003. En el club sevillano jugó muy poco y marcó solamente un gol.
A mediados de 2004 Palermo regresó a la Argentina para jugar en Boca Juniors. Pese a una expulsión en su primer partido (frente a Lanús) volvió a contar con un puesto como titular y a hacerse presente en las redes rivales. El equipo fracasó en el Apertura pero obtuvo la Copa Sudamericana. El primer semestre de 2005 no fue positivo para el equipo ni para Palermo, que vio peligrar su puesto durante la conducción de Jorge Chino Benítez, pero con la llegada de Alfio Basile, el Loco volvió a ser inamovible y Boca se quedó con todas las competencias que disputó en la temporada 2005-2006. Pese a haber superado los 30 años y dar ventajas en lo físico, Palermo siguió marcando goles y se convirtió en uno de los principales goleadores de la historia del club.
En el año 2007 El Loco tuvo que verse la cara nuevamente con Miguel Ángel Russo (técnico el cual llegaba al club por una salida de Basile de Boca para incorporarse a la Seleccion Argentina). Ese año Boca ganó la Copa Libertadores de America, con 5 g
oles de Martín y una actuacion monumental de Riquelme que volvía de Europa.
El 24 de agosto de 2008, en un partido contra el Club Atlético Lanús por el Torneo Apertura 2008, Martín Palermo vuelve a romperse los ligamentos interno y cruzado de la rodilla derecha (la misma que se había lesionado en 1999) en una jugada desafortunada. Una vez recuperado volvió a jugar en febrero de 2009 por la tercera fecha del fútbol argentino frente a Newell´s.
El 30 de abril de 2009 consiguió hacer su gol Nº 200 gracias al doblete (uno de penal y el otro de una grandiosa media chilena) conseguido en el partido por la fase de grupos de la Copa Libertadores de América 2009 ante el Deportivo Táchira.
Palermo ha sido internacional con la Selección argentina en 9 partidos marcando 5 goles.
Debutó el 3 de febrero de 1999 en un partido amistoso contra Venezuela, siendo convocado en el inicio del ciclo de Marcelo Bielsa como entrenador, el partido terminó con victoria argentina por 2:0. Posteriormente jugaría ante México y Lituania en otros dos amistosos.
Luego fue convocado a jugar la Copa América 1999, donde a pesar de marcar 3 goles (dos a Ecuador y uno a Uruguay) en 4 partidos (siendo el goleador del equipo en la competición), quedó marcado por el récord Guiness negativo de malograr tres penales en un mismo encuentro ante Colombia.
Diez años más tarde, el 1 de septiembre de 2009, Palermo entrenó con la Selección argentina, tras ser convocado por el entrenador del seleccionado, Diego Armando Maradona, con mira a los partidos contra Brasil y Paraguay por la clasificación al Mundial de Sudáfrica 2010.
El 9 de septiembre de 2009, Palermo ingresó en el segundo tiempo del encuentro contra Paraguay, durante los últimos minutos del partido, él metió un potente cabezazo que atajó el arquero paraguayo Villar. Ante una convocatoria a un partido amistoso frente a Ghana el 30 del mismo mes, fue la figura del encuentro marcando los dos goles que dieron la victoria al seleccionado argentino, siendo confirmada su presencia por el dt Maradona en futuras convocaciones.
El 2 de marzo de 2008 en el encuentro disputado contra Gimnasia y Esgrima de La Plata, Palermo convirtió su gol número 180 (en torneos oficiales de AFA, ConmebolFIFA) con Boca Juniors. Algunos sectores de la prensa, partidistas y del espectáculo informaron que Palermo había alcanzado el récord de Francisco Varallo, ya que no computaban 14 goles que Varallo había convertido en algunos torneos no regulares para la AFA, como la Copa de Competencia de 1932 y 1933, la Copa Beccar Varela de 1932 y 1933 y la Copa Adrián C. Escobar de 1939. y
En agosto de 2008 sufrió rotura de ligamentos cruzados por lo cual estuvo sin jugar en primera hasta febrero de 2009. Roberto Cherro, con 221 goles en 305 partidos, es el máximo goleador de la historia de Boca.
El 30 de abril de 2009 consiguió hacer su gol Nº 200 gracias a los dos tantos conseguidos en el partido por la fase de grupos de la Copa Libertadores de América 2009 ante el Deportivo Táchira, el gol se recordará mucho entre sus aficionados por haber sido de media chilena.
- Durante la Copa América '99 en el partido Argentina-Colombia el 4 de julio de 1999, Palermo falló tres tiros de penal en el tiempo regular de juego.
- Por la novena fecha del Torneo Clausura 99 vs Platense, convirtió un penal pateando con ambas piernas. Dado el terreno embarrado de aquel día, Palermo resbaló un instante después de impactar el balón con el pie izquierdo, lo que hizo que lo impactara también con el pie derecho.
- El 13 de Noviembre de 1999 vs Colón de Santa Fe se lesionó los ligamentos cruzados de la rodilla derecha momentos antes de convertir su gol número 100 en el fútbol argentino. Estuvo 7 me
ses inactivo volviendo a jugar contra River Plate, en el partido de vuelta por los cuartos de final de la Copa Libertadores 2000, el 24 de Mayo de 2000 en La Bombonera. En dicho encuentro marcó el tercer gol de su equipo en tiempo de descuento que sirvió para que Boca Juniors elimine a su clásico rival y clasifique a semifinales de la Copa.
- Jugando en el Villareal de España, en un partido en el que enfrentaba al Levante F.C. por la Copa del Rey 2001 volvió a sufrir una lesión importante que lo dejaría nuevamente inactivo por un tiempo prolongado. Luego de haber marcado un gol, se acercó a las gradas a saludar al grupo de hinchas que se amontonó contra esta, provocando el desmoronamiento del muro de cemento sobre su pierna derecha, resultando en una fractura expuesta de Tibia y Perone.
- El 18 de marzo de 2007 vs Gimnasia y Esgrima de La Plata, Martín Palermo convirtió por primera vez en su carrera 4 goles en un mismo partido. El partido se disputó en la Bombonera terminando 5:1 a favor del local. En esa semana ya le había convertido 3 goles a su ex club Estudiantes, totalizando 7 goles en 7 días.
- El 16 de septiembre de 2007 vs Bánfield, Martín Palermo volvió a convertir 4 goles en un partido. Marcó tres tantos en el primer tiempo y el restante al comenzar la segunda mitad. El partido finalizó 6:0 en favor de Boca Juniors. Con estas cuatro conquistas, Palermo alcanzó la cifra de 100 partidos en Boca Juniors convirtiendo goles en torneos organizados por AFA.
- Martín Palermo posee el récord de goles en torneos cortos AFA, con 20 goles en 19 partidos, logrado en el Torneo Apertura '98.
- El 27 de enero de 2008 vs River Plate, por el Torneo de Verano 2008, en el Estadio Ciudad de Mar del Plata, Palermo hizo un gol colgándose del travesaño, no siendo sancionado el foul correspondiente. El árbitro fue Héctor Baldassi.
- Palermo se convirtió en el 15º futbolista en convertir por lo menos 150 goles en primera división jugando para un mismo club.
- Al 22 de junio de 2009 es el máximo goleador en actividad de la Primera división del fútbol argentino con 195 goles en 360 partidos (promedio 0,54) por campeonatos oficiales de la AFA.
- Palermo se convirtió en el 14º futbolista en convertir por lo menos 160 goles en primera división jugando para un mismo club.
- En su primera etapa en Boca, es recordado entre otras cosas, por sus curiosos festejos, lo que le valió el apodo de "El Loco". Entre ellos: haberse bajado los pantalone
s y bailar, sentarse en un banquito que estaba al costado de la cancha, realizar bailes extraños, gritarle un gol a la cámara, hacerle un gesto de burla (en broma) a su hinchada, lanzarse contra un cartel, treparse a un palco y saludar desde allí arriba, etc. En su segunda etapa en Boca, ya más maduro y experimentado, tuvo festejos más medidos.
- El 4 de octubre de 2009, contra Vélez, el arquero contrario Germán Montoya, rechazó desde su área, y Palermo, desde 38,9 metros, devolvió ese disparo con su cabeza, con el arco a su disposición. Es posiblemente el gol de cabeza convertido desde mayor distancia a nivel mundial.
- El 4 de octubre de 2009, se convirtió en el 10º jugador en la historia de la primera división de AFA que anota 200 goles en su carrera.
más que un montón de nada.
