Escriure una continuació per a aquest paràgraf - El 27 d'agost de 2015, Gilardino va signar amb Palermo. Va debutar amb el Palermo en un empat de 2 a 2 contra el Carpi el 13 de setembre. El 4 d'octubre, Gilardino va marcar contra la Roma, acabant 2 a 4 per als giallorossi. Gilardino va marcar el segon gol de la temporada en el partit contra l'Inter de Milà, fent el seu vuitè gol contra els Nerazzurri. El 30 de gener de 2016, va marcar el seu gol número 184 a la Sèrie A en un empat de 1 a 1 a Carpi, igualant-se a Gabriel Batistuta com l'onzeè màxim resultat en la història de la Sèrie A. També va empatar el rècord de la majoria de clubs diferents contra els quals va marcar a la Serie A (38), que ara té al costat de Francesco Totti i Roberto Baggio. El 15 de maig de 2016, va marcar en una victòria a casa 3-2 sobre el Verona per ajudar a salvar Palermo de la relegació a la conclusió de la Serie A 2015-16.
El gol també li va permetre igualar a Giuseppe Signori i Alessandro Del Piero com el novè goleador més alt de la història de la Serie A, amb 188 gols. Va acabar la temporada amb 10 gols en 33 partits.