2015 m. rugpjūčio 27 d. Gilardino pasirašė sutartį su "Palermo". Savo debiutą Palermo klube jis padarė rugsėjo 13 dieną, kai "Carpi" rungtynėse laimėjo 2:0. Spalio 4 d. Gilardino įmušė prieš "Roma", o "giallorossi" baigė 2: 4. Gilardino įmušė antrąjį sezonos tikslą prieš "Inter Milan", o aštuonąjį - prieš "Nerazzurri". 2016 m. Sausio 30 d. jis užsitarnavo savo 184 tašką "Serie A" rungtynėse su "Carpi", lyginant Gabriel Batistuta su vienuoliktuoju geriausiu tašku "Serie A" istorijoje. Jis taip pat susiejo rekordą dėl daugiausiai skirtingų klubų, įvaržytų prieš Serie A (38), kurį jis dabar turi kartu su Francesco Totti ir Roberto Baggio. 2016 m. Gegužės 15 d. jis įmušė golį, kai "Verona" laimėjo 3 <unk> 2 varžybas, kad išgelbėtų "Palermo" nuo nuleidimo 2015 <unk> 16 Serie A pabaigoje.
Šis tikslas taip pat leido jam prilygti Giuseppe Signori ir Alessandro Del Piero kaip devynias geriausias Serie A istorijoje, su 188 taškais. Sezoną baigė su 10 A serijos tikslų 33 rungtynėse.