Palmstierna var ursprungligen sjöofficer och blev 1906 kapten, men övergick samma år till reserven och blev sekreterare i Centralförbundet för socialt arbete.[2] Palmstierna grundade hösten 1908 diskussionsklubben ”Vi”, som kom att samla en stor del av sin tids yngre radikala politiker.[3]
Hans krav på utredning om monopolen på svenska arbetsmarknaden resulterade i tillsättandet av 1911 års trust- och kartellkommitté, där han var medlem. Palmstierna var 1916–1917 riksgäldsfullmäktig och var en av de fyra socialdemokrater som tillsattes i regeringen Edén, där han var sjöminister 19 oktober 1917–10 mars 1920. I den första regeringen Branting var Palmstierna 10 mars–27 oktober 1920 utrikesminister.[2]
Palmstierna tillhörde de ledande bland de svenskar som förespråkade att Sverige skulle ingripa militärt för att få Finland att avstå Åland till Sverige, för att på det viset lösa den så kallade Ålandsfrågan.[5] Han var Sveriges delegerade i Ålandsfrågan inför Nationernas förbund 1920.[2]
Palmstierna har bland annat utgett Vattenkraftens socialisering (1908), Fred och krig (1914) och Internationell ordningsmakt (1916).[2]
^Linder, Jan: Finlands fyra krig, Infomanager förlag, 2004, ISBN 91-631-4818-8, s. 20
^Åstrand, Göran; Aunver, Kristjan (1999). Här vilar berömda svenskar: uppslagsbok och guide. Bromma: Ordalaget. sid. 101. Libris7777883. ISBN 91-89086-02-3