1948'de Stokholm Üniversitesi Hukuk Bölümü'ne girdi. 1949 yılı başlarında İsveç Öğrenci Birlikleri Federasyonu'nun dış ilişkiler bürosunda görev aldı. 1952'de İsveç Öğrenci Birliği Federasyonu başkanlığına getirildi. 1951 yılında Hukuk Fakültesi'ni bitirdi. İsveç ve İskandinav Sosyal Demokrasisinin orta yol politikasının içindeydi. Palme siyasi kariyerine İsveç Ulusal Öğrenci Birliği ’nin (SFS) başkanı olarak başladı. Olof Palme 1963 yılında Devlet Bakanı (Portföysüz Bakan), 1965 yılında Ulaştırma ve İletişim Bakanı, 1967’de Eğitim ve Kültür İşleri Bakanı ve 1969'da da Tage Erlander'den sonra Parti Başkanlığına getirilmesi üzerine İsveç Başbakanı olmuştur. Özellikle Üçüncü Dünya içerisinde aktif rol oynamış ve oradaki ulusal hareketler ile Batı’daki Sosyal Demokratlar arasında bir köprü görevi üstlenmiştir. 28 Şubat 1986 gecesi eşi ve oğlu ile sinemadan evine (her zaman olduğu gibi korumasız olarak) dönerken faili meçhul bir cinayete kurban gitti. Palme'nin cinayet davasından yargılanıp daha sonra aklanan tek zanlı Christer Pettersson 6 Eylül 2004'te esrarengiz bir biçimde öldü. Türkiye'nin çeşitli yerlerinde Olof Palme adına açılmış park ve caddeler bulunmaktadır. Bunlara örnek olarak İzmir Karşıyaka ilçesinde yer alan Olof Palme park ve anıtı, İzmir'in kuzey sahil kıyısında yer alan Dikili ilçesinde Olof Palme anıtı ve parkı, Konya'ya bağlı Kulu İlçesi'ndeki Olof Palme Parkı ve Caddesi (İlçenin en işlek caddesi)verilebilir. Kulu'da yer alan bu park Olof Palme'nin başbakanlığı sırasında İsveç'e çalışmaya giden işçilerin Olof Palme'ye duyduğu vefa dolayısıyla açılmıştır. İsveç'in birçok devlet görevlisi ve başbakanı bu ilçeyi ziyaret etmektedir. Ayrıca Tunceli'de de Olof Palme adını taşıyan bir cadde mevcuttur.