Cavani có trận đấu đầu tiên cho Palermo vào ngày 11 tháng 3 năm 2007 gặp Fiorentina. Anh vào sân thay người ở phút 55 khi đội nhà đang bị dẫn 1-0 và đã có pha ghi bàn cân bằng tỉ số 1-1 mười lăm phút sau đó với cú volley gợi nhớ lại bàn thắng của tiền đạo người Hà Lan Marco van Basten ghi trong trận chung kết Euro 1988. Ở mùa giải thứ hai, Cavani phải cố gắng cạnh tranh suất đá chính với các tiền đạo khác là Fabrizio Miccoli và Amauri.