Nell'estate del 2005 firma per il Palermo che allena fino a gennaio 2006, che dopo aver raggiunto la qualificazione ai sedicesimi di finale di Coppa UEFA, quando è esonerato dal presidente Maurizio Zamparini a seguito della sconfitta 1-3 subita ad opera del Siena in Serie A; Delneri dichiara che la sua esperienza a Palermo è stata un fallimento, anche a causa di incomprensioni con il presidente dei rosanero il quale, a distanza di quattro anni, ha ammesso di essersi sbagliato nel relazionarsi con l'allenatore di Aquileia.