Nel 1362 il territorio di Palazzuolo entrò a far parte della Repubblica fiorentina. Con la vicina Firenzuola, costituì il nucleo della Romagna toscana. Da allora Palazzuolo seguì il destino della Repubblica di Firenze e fu infeudato alla famiglia fiorentina degli Strigelli.
Al plebiscito del 1860 per l'annessione della Toscana al Regno di Sardegna i "sì" non ottennero la maggioranza degli aventi diritto (437 su un totale di 996), anzi gran parte degli abitanti non si recò alle urne, sintomo dell'opposizione all'annessione[8].
Il 24 settembre 1944 fu liberata dalla 1ª Divisione britannica[9].
Lo stemma è stato concesso con decreto del presidente della Repubblica del 7 febbraio 1957.[10]
«D'azzurro, al castello finestrato e murato di nero, chiuso con porta al naturale; ad un busto di donna uscente dal castello, fra due torri. Ornamenti esteriori da Comune.[11]»
La donna raffigurata nello scudo è probabilmente Cia Ordelaffi (1317-1381), signora consorte di Cesena e Forlì e una delle più note figure di donne combattenti della storia d'Italia, oggi simbolo di coraggio e resistenza di queste terre.
Il gonfalone, concesso con D.P.R. del 15 aprile 1957, è un drappo partito di bianco e di azzurro.[10]
Villa di Gruffieto, antica villa di fine XVII secolo, situata in mezzo al bosco tra Palazzuolo e Marradi, è oggi completamente restaurata. Il complesso è costituito dalla villa, di notevoli dimensioni e di forma articolata, una cappella per il culto religioso, un fabbricato adibito a dimora dei contadini con stalle e locali di servizio, un fabbricato rurale adibito a fienile e stalla, una burraia e un ulteriore edificio ove sono localizzati il forno e un seccatoio delle castagne. Vi hanno soggiornato personaggi illustri, come il poeta Dino Campana e il politico umanista Gaspare Finali.
Nel Museo archeologico dell'Alto Mugello sono raccolti reperti preistorici che attestano la storia dell'uomo: gli scavi nelle valli del Lamone, del Senio e del Santerno ne hanno permesso il ritrovamento.Il Palazzo dei Capitani, storica sede dei Capitani del Popolo, oggi sede del Museo Archeologico e del Museo delle Genti di Montagna.E’ situato all’ultimo piano del Palazzo dei Capitani e documenta il passato più antico e meno noto del territorio delle alte valli del Lamone, Senio e Santerno. Sono esposti reperti per lo più raccolti in giacitura secondaria, ma che rivestono una grande importanza per la storia del comprensorio perché consentono di riempire un vuoto di millenni, documentando una continuità di frequentazioni umane anche nei luoghi più impervi dell’Alto Mugello.
L'economia di Palazzuolo sul Senio si basa principalmente sull'industria manifatturiera, in particolare sulla lavorazione dei metalli.
Il turismo rappresenta un'altra importante fonte di reddito, grazie al patrimonio storico-artistico del paese, alla bellezza del paesaggio circostante e all'offerta di prodotti tipici locali.[14]
Sono inoltre presenti attività legate al settore dei servizi, che comprendono i servizi pubblici essenziali, i servizi commerciali per soddisfare le esigenze quotidiane della popolazione e i servizi turistici, come strutture ricettive e ristorazione.
Il comune promuove lo sviluppo economico locale attraverso iniziative volte a favorire l'imprenditoria e il commercio, come l'organizzazione di mercati e fiere.
^Nidia Danelon Vasoli, Il plebiscito in Toscana nel 1860, Firenze, Olschki, 1968, in cui si fa riferimento anche al casi di Castiglion Fibocchi e Radda in Chianti.