La città madre era Tauriana , sull'altopiano a nord-est, e dal suo territorio proveniva San Fantino il Vecchio , il santo più antico della Calabria; la cripta di San Fantino sotto il complesso ivi presente è il più antico luogo di culto cristiano della regione.

Nel 951 Tauriana fu distrutta dalle truppe dell'emiro di Palermo, Hasan Ibn Alì . In fuga, la parte di popolazione dedita ai commerci e alla navigazione si stabilì nella parte alta della costa tra il Monte Aulinas e il Metauros , nella contrada denominata De Palmis — dal nome delle palme che vi crescevano, e che tuttora costituiscono l'emblema della città. In precedenza vi erano stati solo pochi casali.

Il primo villaggio è scarsamente documentato. Nel 1061 Ruggero I, nominato quell'anno conte di Calabria, dispose dei terreni della distrutta Tauriana, concedendo alla chiesa di Santa Maria e dei Dodici Apostoli di Bagnara "San Georgium da Palmis con le sue pertinenze e terre". Nel 1086 egli annetté il territorio diocesano abbandonato di Tauriana alla nuova diocesi di Mileto . La tradizione vuole che Ruggero abbia radunato l'esercito normanno a Palmi per la conquista della Sicilia. Fino al XIII secolo le uniche notizie riguardano i conventi di Sant'Elia lo Juniore e San Fantino ; nel XIV secolo l'insediamento era così piccolo che San Nicola ne era l'unica chiesa.

Seminara, l'unico centro del distretto situato lontano dal mare, esercitava la giurisdizione su queste contrade spopolate, e Palmi ne era il casale . Nel 1495 Ferdinando II d'Aragona vi trovò rifugio dopo la sua sconfitta a Seminara per mano di d'Aubigny. Nel 1549 un'incursione saracena distrusse la città, e il signore feudale Duca Carlo Spinelli la ricostruì e fortificò, dandole per un certo periodo il nome di Carlopoli e circondando la costa con torri di guardia. La città crebbe grazie a tale sicurezza, attirando i commerci marittimi delle coste calabresi meridionali.

Divenne indipendente da Seminara nel 1632 . Nel 1636 la Corte di Napoli la cedette al marchese di Arena; dal 1684 tornò agli Spinelli. Una fiera istituita dal feudatario Andrea Concublet favorì la sua espansione commerciale nel XVII secolo. L'abate Pacichelli, scrivendo nel 1693, la descrisse tra gelsi, ulivi e frutteti, con una piazza perfettamente quadrata piena di botteghe e un teatro per le commedie.

Il Settecento fu il secolo più prospero per Palmi, fino al 1783 , quando il grande terremoto calabrese distrusse completamente la città, causando circa 1.400 vittime. Seguì la ricostruzione, in parte su un piano redatto dall'ingegnere De Cosiron . Nel 1806 , sotto il dominio francese, Palmi fu elevata a capoluogo di distretto. Nel 1860 Garibaldi sbarcò alla Marina di Palmi e la consistente guarnigione borbonica si diede alla fuga. Dopo l'unificazione il distretto fu abolito e Palmi divenne capoluogo del proprio circondario , che durò fino al 1927 .

Il terreno non si stabilizzò. Nel 1894 Palmi fu l'epicentro di un terremoto che causò ingenti rovine e nove morti, e nel 1908 fu distrutta quasi interamente dal grande terremoto di Messina-Reggio. La città moderna, con i suoi edifici in stile Liberty e il Duomo del XX secolo, è il frutto di quell'ultima ricostruzione.

Palmi ha dato i natali allo scrittore Leonida Repàci e al compositore Manfroce , il cui busto opera di Vincenzo Jerace si trova nei giardini pubblici.