En septiembre de 2012, Gasperini se hizo cargo del Unione Sportiva Città di Palermo, que era penúltimo clasificado de la Serie A. No pudo remontar el vuelo del equipo siciliano y fue despedido cuatro meses después, dejándolo en último lugar. No obstante, tras 20 días, el Palermo destituyó al técnico Alberto Malesani y el presidente Zamparini decidió llamar nuevamente a Gasperini para ocupar el cargo de entrenador, aunque el de Grugliasco sólo estuvo otras dos semanas al frente del equipo antes de rescindir su contrato con el club.