S-a născut la Iași în 1912, într-o familie de cadre didactice, tatăl fiind profesor de filosofie, iar mama profesoară de liceu.

În 1930 s-a înmatriculat ca student la facultatea de medicină a Universității din București. A absolvit-o în 1940, obținând titlul de doctor în medicină cu o teză asupra unor probleme de structuri histologice. În perioada 1942 – 1945, Palade a servit în Corpul Medical al Armatei Române.

Cel mai important element al cercetărilor lui Palade a fost explicația mecanismului celular al producției de proteine. A pus în evidență particule intracitoplasmatice bogate în ARN, la nivelul cărora se realizează biosinteza proteinelor, numite ribozomi sau corpusculii lui Palade. Împreună cu Keith Porter a editat revista The Journal of Cell Biology („Revista de Biologie Celulară”), una dintre cele mai importante publicații științifice din domeniul biologiei celulare.

În 1961 G. E. Palade a fost ales membru al Academiei de Știinte a SUA. În 1973 a părăsit Institutul Rockefeller, transferându-se la Universitatea Yale, iar din 1990 a lucrat la Universitatea din San Diego (California).

În 1974 dr. Palade a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină, împreună cu Albert Claude și Christian de Duve pentru descoperiri privind organizarea funcțională a celulei ce au avut un rol esențial în dezvoltarea biologiei celulare modern.

George Emil Palade a murit în Statele Unite la vârsta de 96 de ani.