Palme ble internasjonalt kjent for sitt store internasjonale engasjement som statsminister. Særlig gjorde dette seg gjeldende i en del internasjonale spørsmål som angikk USA, herunder blant annet både Vietnamkrigen og det CIA-finansierte kuppet i Chile. I 1975 ble Palme den første vestlige statslederen som dro på offisielt besøk til Cuba etter den cubanske revolusjonen. Palme var også en uttalt kritiker av det sørafrikanske apartheid-regimet, og kun én uke før han ble myrdet holdt han en meget apartheid-kritisk tale i Folkets hus i Stockholm.