Изучал гончарное производство, стеклоделие и искусство живописи по стеклу. С 1539 года занимался производством керамики в Сенте; разработал ряд рецептов изготовления окрашенных эмалей и глазурей. В 1564 году переехал в Париж, где получил должность «изобретателя сельских фигурок для короля» при дворе Карла IX и Екатерины Медичи.
Характерной чертой изделий Палисси, которые производились методом прессовки в формах, являются расписанные красками рельефные изображения рыб, раковин, зелени, змей, ящериц, лягушек и т. п.
Результаты своих исследований Палисси опубликовал в трактате «Чудесные рассуждения о природе минеральных вод и источников … металлов, солей и солончаков, камней, земель, огня и эмалей» (1580). Книга считается первым сочинением по минералогии на французском языке . В 1575—1584 годах выступал в Париже с публичными лекциями по химии и технологии минеральных веществ. В 1575 году устроил в Париже выставку ископаемых остатков и впервые провёл их сравнение с ныне живущими видами.
В 1588 году за свои религиозные убеждения был заключён в Бастилию, где и умер.
