Der Ort Palzem war bis zur Auflösung des gleichnamigen Amtes 1970 Sitz eines Bürgermeisteramtes. Er liegt in einer sich halbkreisförmig um das Palzemer Plateau schlängelnden Moselschleife. Die anscheinend ungebrochene Siedlungsgeschichte reicht zurück bis in die Römerzeit. Bei Palzem überbrückte die alte Römerstraße von Metz nach Trier die Mosel. Auf dem Plateau wurde eine palastartige römische Villa gefunden, von der sich wohl auch der Ortsname ableiten lässt (lat. Palatiolum, "kleiner Palast"). Erstmalige urkundliche Nennungen datieren von 924 als Palatiolo und 1036 als Palcele.
Grundbesitzer war im Mittelalter überwiegend die Trierer Abtei St. Matthias; Landesherr wurde der Trierer Kurfürst. 1843 wurde Palzem Sitz einer Bürgermeisterei und hatte 296 Einwohner. Im Zweiten Weltkrieg wurde der Ort bei den Kämpfen an der Obermosel Ende 1944 durch amerikanischen Artilleriebeschuß schwer beschädigt.
Ortsbildprägend sind bis heute die stattlichen bäuerlichen Anwesen des 19. Jahrhunderts sowie die katholische Pfarrkirche St. Agatha, die 1832/33 anstelle eines Vorgängerbaues errichtet wurde. Eine selbstständige Pfarrei wurde 1803 gegründet. Zur alten Palzemer Gemarkung gehört der Rohlinger Hof, ein ehemaliges Besitztum der Herren von Warsberg.