Hè 2023, Chelsea chi 47 triệu bảng chiêu mộ Palmer từ Man City. Khi ấy, nhiều người cho rằng, The Blues ngờ nghệch, và với số tiền không hề nhỏ cho một cầu thủ 21 tuổi, Man xanh đồng ý vội vàng cũng là điều dễ hiểu. Giữa một tập thể đầy rẫy những sao trẻ triển vọng của Chelsea, Palmer được kỳ vọng tỏa sáng nhưng cần thời gian hòa nhập. Nhìn chung, trong bối cảnh Chelsea mua sắm ồ ạt như vậy, Palmer dù tài năng cỡ nào cũng trở nên bão hòa.
Tuy nhiên, chỉ trong thời gian ngắn, Palmer từ vị thế cầu thủ trẻ tài năng đã vươn mình trở thành ngôi sao quan trọng nhất của Chelsea. The Blues chỉ hay khi cựu tiền vệ của Man City hay, và ngược lại. Palmer có lần đầu đá chính cho Chelsea ở Premier League trong chiến thắng 2-0 trước Fulham hồi đầu tháng 10. Anh dù không ghi bàn hay kiến tạo, nhưng lại ghi điểm ấn tượng bằng khả năng xuyên phá, tạo đột biến trên sân.
