Voor het Europees Kampioenschap van 2008 in Zwitserland kreeg Palombo uiteindelijk geen uitnodiging. Het toernooi verliep teleurstellend voor Italië, waardoor Donadoni plaats moest maken voor Marcello Lippi. Onder Lippi behoort Palombo over het algemeen wel tot de selectie. Zodoende werd hij ook opgenomen in de selectie voor de Confederations Cup in 2009 in Zuid-Afrika. Tot op heden speelde Palombo vijftien wedstrijden voor Italië, waarin hij nog niet tot scoren kwam.