Fra 1993 til 1998 var han viserektor for det regionale paveseminar i Chieti. I 1994 oppnådde han lisensiat i kirkehistorie fra Det pavelige gregorianske universitet og underviste deretter i dette emnet ved teologiske institutter. Doktorgraden tok han i 2006. I 2009 ble Palumbo generalvikar for bispedømmet Isernia-Venafro.