Tuvo un breve paso por la MLS con las Chivas USA, disputando 34 partidos y marcando 8 goles.

Como entrenador dio sus primeros pasos con Sant Cugat de España en 2015.

Al año siguiente obtuvo su primer título de liga en el Nou Camp ante León, logrando así la octava estrella para la institución.

Para la vuelta la presión fue incesante, puesto que la hinchada de la academia le puso muchas trabas al equipo celeste, desde no dejarlos dormir en el hotel, hasta no dejarlos entrar al estadio para que los descalificaran por default.

Luego de forzar la prórroga, llegaron los penales, donde la presión sobre los jugadores terminó dándole el título a Boca Juniors.

Su entrenador Paco Flores lo tenía en buena estima y le solicitó a su directiva amarrarlo un año más, sin embargo la directiva de Cruz Azul, encabezada por Guillermo Álvarez Cuevas, no cedió en las pretensiones económicas, por lo que Palencia se vio forzado en regresar a México, luego de una breve estadía en el Viejo Continente.

Volvió a Cruz Azul para la temporada 2002-03, en la cual anotó 12 goles, disputando también la Copa Libertadores 2003.

Fue entonces cuando Paco dio la declaración que mermó para siempre su relación con el aficionado celeste: Medio arreglada la situación, Paco se quedó a terminar la campaña, donde conseguían la revancha ante Fénix, goleando al equipo uruguayo 4-0 en el Estadio Azul, con lo cual se clasificaron como segundo lugar de su grupo a la fase de eliminación, detrás de Corinthians.

Si bien ayudó con goles y asistencias, no fue suficiente para que el equipo clasificara a la liguilla por el título.

Para la segunda fase se clasificó primero de grupo superando a Once Caldas, Cobreloa y San Lorenzo.

El partido de ida en el Hidalgo terminó igualado a 1, anotando Francisco el tanto del rebaño.

En la ida los rojiblancos dieron un partido espectacular que quedará para la historia al superar por un contundente 4-0 a los argentinos.

Palencia buscó de todas las maneras acortar la diferencia en el global y consiguió anotar un doblete, pero por los brasileños Lima anotó también dos goles para el 5-2 global,[31]​ con lo que el Paranaense avanzaba a la final que posteriormente perdería ante São Paulo.

Durante su primer año y medio con el club no se mostró en su mejor nivel, actuando como suplente en gran parte de los encuentros.

Para la vuelta el Toluca buscaba acortar distancias en el marcador en busca de la remontada, pero los colombianos manejaron un buen juego defensivo y con el 2-0 no le bastó al cuadro local y el equipo colombiano avanzó a los cuartos de final.

[34]​ Francisco tuvo temporadas de altibajos con los pumas, pero regreso a su mejor versión en el Clausura 2009, donde se convirtió en el referente ofensivo del equipo aportando goles y asistencias cruciales para que el equipo terminara en la parte alta de la tabla general para clasificar a la liguilla.

Palencia firmó la igualada al 85 y en el último suspiro un gol de David Toledo puso a los universitarios en semifinales.

Al año siguiente participó en los Juegos Olímpicos de 1996 celebrados en Atlanta, Estados Unidos.

Esos tres puntos fueron cruciales para que el equipo se clasificara como primero de grupo a la siguiente fase.

[39]​ Bajo la dirección del exentrenador nacional Manuel Lapuente, Palencia fue convocado para la Copa Oro de la Concacaf 1998 en febrero, donde siguió luciendo la camiseta número 17.

[42]​ En 1999 fue parte del histórico México que se coronó campeón de la Copa FIFA Confederaciones 1999 celebrada en su país.

[43]​ En la final alineó como titular en la victoria 4-3 ante la Brasil, saliendo de cambio al minuto 70'.

Palencia formó parte del equipo mexicano que disputó las eliminatorias rumbo al Mundial de Corea-Japón 2002, anotándole a Honduras durante esa fase.

[44]​ En la Copa del Mundo, jugó los partidos ante las selecciones de Croacia e Italia sin conseguir gol en el certamen.

[48]​ La misión de Palencia en el cuadro tapatío era reestructurar al club y fortalecer la parte deportiva.

[55]​ Hijo único de Juan Palencia (f. 2007)[56]​ y Graciela Hernández (f. 2010),[57]​ encontró el gusto por el fútbol gracias a su padre, que lo practicaba frecuentemente.

[60]​ La siguiente tabla detalla los encuentros disputados y los goles marcados por Palencia en los clubes en los que militó.