Uno de los tres hijos de Nauplio y Climene; sus hermanos eran Eax y Nausimedonte. Fue discípulo del centauro Quirón. Destacó por su inteligencia. Se le atribuyen varios inventos, entre ellos: la invención de los números, la moneda, la duración de los mees del años según los astros; el juego de las damas, el ajedrez, los dados y la taba, los pesos y medidas y cuatro letras del alfabeto.
Durante la expedición, prestó numerosos servicio al ejército:
participó en los premilinares de la guerra de Troya, ayudando a Menelao a recuperar a Helena. Junto con éste fueron a buscar a Odiseo, que no quería participar en la guerra y fingió un estado de locura. Gracias a la estratagema de Palamedes, se descubrió el engaño y Odiseo los acompañó, aunque nunca se lo perdonó y juró vengase,
También fue en busca de Aquiles, que se había escondido en la corte del rey Licaón. Desenmascaró a una mujer que disfrazada de hombre, se había unido al ejército. Como castigo fue lapidada.
Al final Odiseo, se vengó de Palamedes. Obligó a un troyano capturado, que escribiera, bajo amenazas, una carta enviada supuestamente por Priamo, en la que decía que Palamedes le había ofrecido una recompensa, para traicionar a los griegos; después sobornaron a un esclavo para que escondiera bajo el lecho de Palamedes, una bolsa de oro e hizo que la carta circulara por el campamento. Finalmente la carta llegó a manos de Agamenon, quien detuvo a Palamedes y lo entregó a los griegos, que lo lapidaron.
Otra versión de su muerte cuenta que, Odiseo y Diomedes convencieron a Palamedes que bajase a un pozo. Murió aplastado por la tierra y la piedras, que echaron sobre él. Su muerte fue vengada por Nauplio.
Palamedes fue honrado como un dios