[10] El 16 de octubre, Palmer jugó en la Premier League contra el Burnley y marcó un triplete para el equipo sub-23 del City esa misma noche.[15] Diez días después, Palmer anotó su último gol para el Manchester City, que fue el empate en la Supercopa de la UEFA 2023 contra el Sevilla, la cual ganó el Manchester City por 5-4 en una tanda de penales después de que el partido terminara 1-1.[18] Debutó al día siguiente como suplente en el minuto 62 en una derrota por 1-0 en casa ante el Nottingham Forest.[20] Seis días después, Palmer marcó un penalti en el tiempo de descuento contra su exequipo, el Manchester City, en un partido que finalizó con un resultado de empate a cuatro en Stamford Bridge.[23] Sus contribuciones contra el Luton lo llevaron a alcanzar los dos dígitos en contribuciones de goles en total en la Premier League, convirtiéndose en el quinto jugador del Chelsea de 21 años o menos (y el primero desde Christian Pulisic y Mason Mount en la temporada 2019-20) en lograrlo.[24] Como resultado de sus actuaciones durante diciembre de 2023, que incluyeron cuatro goles y dos asistencias, Palmer fue nominado para el premio Jugador del Mes de la Premier League y su segundo gol contra el Luton Town también fue nominado para el premio Gol del Mes de la Premier League.Es un jugador de ataque polivalente, descrito por su club como «hábil operando tanto como centrocampista ofensivo como delantero».
