Palmeira é notável pelo seu vasto espólio arqueológico, remetido para diferentes épocas de povoamento: na Quinta dos Ingleses, junto ás margens do rio Cávado, foram achados diversos instrumentos líticos, classificados do Paleolítico; na estação arqueológica de Castro da Sola foram descobertos vários objectos que atestam o povoamento local nas Idades do bronze e do ferro e época romana. Este legado encontra-se actualmente na Unidade de Arqueologia da Universidade do Minho.
Palmeira foi um couto do rei, que trocou pela Rua Nova de Lisboa com os arcebispos de Braga. A freguesia foi uma vigararia de apresentação do cabido da Sé bracarense, passado depois a priorado. A delemitação da área da freguesia conforme ainda hoje se apresenta, provém do século XII, quando, após o periodo de ocupação da Península Ibérica por outros povos, houve necessidade de demarcar os limites das freguesias.