En el 2021, recibió un Premio Daytime Emmy por sus papeles en la serie Keke Palmer's Turnt Up with the Taylors.

[8]​[9]​[10]​ Palmer cantó por primera vez en una iglesia, pero ganó exposición actuando en un espectáculo en un destino turístico de Chicago.

En 2002, Palmer hizo una audición para una producción teatral de El Rey León a los nueve años.

[11]​ En 2006, Palmer tuvo su gran avance actoral protagonizando la película Akeelah and the Bee, interpretando a la titular Akeelah, una brillante niña de 11 años que proviene de un barrio pobre y compite en el Scripps National Spelling Bee.

[12]​ Moira Macdonald de The Seattle Times escribió que Palmer «es una heroína atractiva».

[19]​ El álbum se ubicó en el puesto 86 en la lista Billboard Top R&B/Hip-Hop Albums de Estados Unidos.

[25]​ Recibió una nominación al premio NAACP Image Awards por su trabajo de doblaje.

Produjo y protagonizó Rags, una película musical para televisión, así como la voz de Peaches en Ice Age: Continental Drift.

[27]​ En julio de 2012, Palmer lanzó el sencillo «You Got Me» con Kevin McCall.

Ese mismo año, Palmer presentó un programa de entrevistas diurno en BET titulado Just Keke.

[34]​ En septiembre de 2014, Palmer se convirtió en la primera afroamericana en protagonizar el personaje principal del musical Cenicienta en Broadway.

[36]​ Más tarde ese año, Palmer anunció que había firmado con Island Records.

[40]​ En junio, Palmer lanzó Waited to Exhale, un álbum que escribió durante su tiempo en True Jackson, VP que no se lanzó debido a problemas con la etiqueta y su «vacilación impulsada por la ansiedad».

[42]​ En 2017, Palmer publicó sus memorias, I Don't Belong to You: Quiet the Noise and Find Your Voice.

[43]​ Ese mismo año, se unió a la serie dramática Berlin Station durante su segunda temporada.

[48]​ En septiembre, Palmer interpretó a una «stripper enamorada» en la película de drama criminal Hustlers, dirigida por Lorene Scafaria.

[56]​ El 30 de agosto, Palmer presentó los MTV Video Music Awards 2020, durante los cuales también interpretó su canción «Snack».

[59]​ Al año siguiente, Palmer ganó el Premio Primetime Emmy a la mejor actriz en una serie de comedia o drama de formato corto por su actuación en Turnt Up with the Taylors.

[60]​ También se desempeñó como narradora en Not So Pretty, un documental que investiga la industria de la belleza dirigido por Kirby Dick y Amy Ziering para HBO Max.

[64]​ A partir de 2010, Palmer ha sido representante del proyecto Saving Our Daughters, una campaña contra el acoso escolar.

[68]​ Ese mismo año, se dirigió al movimiento durante su monólogo de apertura en los MTV Video Music Awards 2020.

Los fanáticos del dance pop adolescente querrán escuchar este auspicioso debut».

[70]​ Palmer estuvo fuertemente influenciada por los cantantes estadounidenses de R&B Ciara, Janet Jackson, Michael Jackson, Mariah Carey, Aaliyah, Brandy, Mary J. Blige, Whitney Houston, así como por el grupo femenino TLC.