Im November 2020 wurde Palacios von Trainer Reinaldo Rueda erstmals für Spiele der chilenischen Fußballnationalmannschaft berufen. Nachdem er beim 2:0-Sieg gegen Peru am 14. November 2020 noch nicht zum Einsatz kam, gab er sein Debüt am 17. November 2020 bei der 1:2-Niederlage gegen Venezuela. 2021 stand er erstmals im Kader der chilenischen Fußballnationalmannschaft bei einem großen Turnier, so kam er bei der Copa América 2021 bei zwei Spielen zum Einsatz.