Es uno de los tres pilotos que han debutado en Chip Ganassi Racing con victoria en la primera carrera (junto con Michael Andretti y Dan Wheldon).
En las primeras 55 carreras disputadas en la categoría, es el tercer mejor piloto estadísticamente por detrás de Mario Andretti y A.J.
Un año más tarde, debutó en el campeonato de España y consiguió finalizar en tercera posición.
[18] Tras subir al podio únicamente en la carrera corta de Silverstone,[19] terminó en decimoquinta posición en el campeonato, no obteniendo los resultados esperados.
[31] Por segundo año consecutivo, participó del Gran Premio de Macao, ahora con la escudería B-Max Racing.
[34] En su única temporada completa del año, logró tres victorias en veinte carreras, terminando el campeonato en tercera posición.
[36][37] En la primera prueba de la temporada, Palou logró clasificar en segunda posición, compartiendo la primera fila con su compañero de equipo,[38] en la carrera marcó la vuelta más rápida, pero tuvo que retirarse debido a un problema mecánico, mientras estaba en la segunda posición.
[46] En la carrera final, el catalán largaba en la primera posición, pero una alta degradación de neumáticos provocó una parada en boxes que lo dejó último y sin chances del campeonato.
[48] Álex debutó en la IndyCar Series con el equipo Dale Coyne Racing with Team Goh, a tiempo completo en 2020[49][50] y sumando su primer podio en la tercera ronda del campeonato, en Road America.
[55] Después de haber perdido el liderazgo del campeonato en Gateway, al estar involucrado en un accidente con Rinus VeeKay y Scott Dixon, Palou la recuperó con una victoria en Portland, largando desde la pole.
[59] Terminó quinto finalmente el campeonato empatado a puntos con Scott McLaughlin, que fue cuarto.
[62] En 2024 tuvo otro buen comienzo en la IndyCar Series , terminando entre los cinco primeros en ocho de las primeras diez carreras que sumaron puntos, consiguiendo victorias en el IMS Road Course y en Laguna Seca, y tomando una temprana ventaja en la tabla de puntos del campeonato.
[66] Chip Ganassi Racing respondió a esto publicando un declaración reiterando su contrato por los servicios de Palou.
[68] El 14 de septiembre de 2022, se anunció que se había llegado a un acuerdo alcanzado por todas las partes donde verían a Palou continuar con Chip Ganassi para la temporada 2023, con McLaren fichándolo como piloto para probar el MCL35M.
[69][70] Esos mismo días, Palou realizaba su primer test con dicha escudería en el circuito de Barcelona-Cataluña.