Durante su vida estuvo dedicado por completo a su obra, y se distinguen tres etapas influenciadas por situaciones personales.

Antonio Palacios desarrolla su carrera arquitectónica en el transcurso de aproximadamente cuatro décadas, ubicadas a comienzos del siglo XX.

En el plan de estudios antiguo fusionaba ambas carreras que tenían asignaturas comunes.

Un Real Decreto dividió las carreras y le obligó a decidir finalmente por realizar arquitectura.

Esta habilidad se destaca en su carrera arquitectónica posterior, debido a la portentosa facilidad con la que realiza diseños improvisados.

Poco después de esta primera experiencia comienza el trabajo productivo del tándem Palacios-Otamendi.

Esta colaboración fructífera entre ambos ingenieros no cesará de ofrecer diseños hasta llegados los años veinte.

Esta integración de servicios ya se había experimentado anteriormente en Estados Unidos con gran éxito.

Se discutía sobre la inexperiencia y juventud de sus autores: Palacios hacía cuatro años había acabado la carrera.

Esto le supuso poder dar clases en la Escuela de Arquitectura durante dos ejercicios académicos.

En 1908 recibe el encargo de otra obra monumental: un hospital con todos los servicios y con aforo para 150 camas.

Se reafirma en su proceso constructivo artesanal, los materiales empleados: piedra caliza y granito son incluidos en la construcción "casi en crudo", sin tallar apenas.

El edificio del Palacio de Irujo, que daba lugar al solar, fue muy elogiado en su época.

Esta obra es la última que realiza con Otamendi, a partir de este instante ambas vidas profesionales corren por caminos diferentes.

Al terminar sus tres obras monumentales madrileñas, Palacios se ilusiona con la posibilidad de realizar este edificio.

Los realiza sin encargo previo y algunos de sus amigos al conocerlo, elogian públicamente su labor.

En 1917 se presenta a la Cátedra de "Dibujo Arquitectónico" frente al arquitecto Teodoro Anasagasti que finalmente le gana en unas disputadas oposiciones.

Durante estos años estuvo en estrecho contacto con el mundo de la obra pública y la ingeniería.

Los pasillos interiores del metropolitano se realizaron en azulejos blancos biselados con el objeto de evitar la posible claustrofobia causada en los pasajeros al tener que viajar en un medio de transporte subterráneo, tan poco habitual en la época.

Curiosamente el proyecto de Antonio Palacios quedó descalificado en la primera ronda por no adecuarse a las bases del concurso.

[44]​ Entre ellos uno de los primeros fue el Edificio Comercial del Banco Bilbao Vizcaya (1913-1915), ubicado en la calle Ceaderos.

Este será su último proyecto en Madrid, a pesar de haber sido diseñado en 1935 se ejecuta casi diez años después.

En sus últimos años estuvo dedicado a proyectos de urbanismo en Madrid: diseñó la denominada "Gran Vía Aérea" que saltaba sobre la vaguada del río Manzanares desde Príncipe Pío permitiendo el ensanche de la ciudad por este extremo.

El estilo de Palacios se fundamenta en una elección muy personal del material constructivo (atendiendo a la piedra), así como en su combinación.

Cabe destacar que él mismo poseía habilidades artísticas de pintura, desarrollando su afición frecuentemente.

Desde sus inicios, ya colaborando con Otamendi, se presentó a diversos concursos arquitectónicos en el norte de España.

En otros casos, falta de promotor que llevase a cabo el esfuerzo financiero.

[3]​ Muchos de los proyectos urbanísticos eran completamente visionarios y no se llegaron a realizar.

Algunos de sus edificios cumplen cien años, y con este motivo se celebran centenarios conmemorativos.

Un monumento homenaje se encuentra ubicado junto al ayuntamiento, en el que aparece Palacios sentado admirando su obra.