Ljúka eftirfarandi setningu: Eftir að hafa unnið EM U21 árið 2015 höfðu nokkur lið áhuga á sænska miðjumanninum. Hann flutti til ítalska liðsins Palermo fyrir 2 milljónir evra (plús 500.000 evra í viðbótum) og skrifaði undir fjögurra ára samning. Í "Rosanero" gekk hann til liðs við U21 liðsfélaga sinn Robin Quaison. Hann skoraði sitt fyrsta mark í Serie A þann 13. september 2015 gegn Carpi, leik sem endaði í jafntefli 2-2. Sex dögum síðar skoraði hann brace gegn Milan og jafnaði leikinn tvisvar áður en þeir töpuðu 2 til 3. Frábær byrjun Hiljemarks á tímabilinu vakti athygli stærri félaga. Hann var tengdur við ítalska risana Milan og Napoli fyrir mögulegan flutning, auk Premier League liða Norwich City, Southampton, Watford og West Ham. Í lok ársins
Á tímabilinu 2015-16 í Serie A virtist Palermo vera í hættu á að falla niður. Í síðasta leik tímabilsins veitti Hiljemark Franco Vázquez mikilvæga aðstoð í 3-2 sigri gegn Verona til að tryggja Palermo sæti í 2016-17 Serie A tímabilinu. Hiljemark lék í öllum 38 leikjum Palermo á tímabilinu.