Palmgren är känd för sina kompositioner för piano (fem pianokonserter – den mest bekanta är nr 2 Floden, 1913 – och flera hundra karaktärs- och stämningsstycken i Chopins och Schumanns efterföljd), operan Daniel Hjort (1910) samt en stor produktion av solosånger, körmusik och kantater, hållna i senromantisk stil