En 1868 se trasladó a Santiago para estudiar en el Instituto Nacional, donde tomó contacto con las ideas de Diego Barros Arana, Francisco Bilbao y José Victorino Lastarria.
En 1879 cae en una profunda depresión debido al sorpresivo fallecimiento de una de sus hermanas; esto repercutió en su salud y le impidió partir junto con su hermano Senén como voluntario en el regimiento Atacama cuando se iniciaba la Guerra del Pacífico (1879-1883).
Pero al año siguiente, ya recuperado, parte al frente dejando inconclusos sus estudios y sirve como cirujano en los Cazadores del Desierto, participando en las batallas de Tacna, Chorrillos y Miraflores, para finalmente entrar junto con las tropas chilenas victoriosas en Lima.
En 1894, abandona nuevamente la capital y se traslada como médico a las oficinas salitreras del norte de Chile.
Su hermano Senén ha dejado el siguiente testimonio sobre aquella situación: "A los araucanos se les quitaba sus tierras con la fuerza de las armas.
Las osamentas de los hermanos Senén y Nicolás Palacios Navarro fueron trasladadas finalmente a Santa Cruz con honores militares por su destacada participación en la Guerra del Pacífico.