За националния отбор дебютира през 1997 г. срещу Венецуела. На Копа Америка през 1999 г. изпуска три дузпи в един мач срещу Колумбия (0:3), с което си спечелва доста врагове в родината. До този момент в кариерата си Палермо е пропуснал само два пъти от дузпа. Поради контузия не попада в състава на Марсело Биелса за финалите в Япония и Южна Корея през 2002 г.