Ο Ούλοφ Πάλμε γεννήθηκε στις 30 Ιανουαρίου 1927 στη Στοκχόλμη. Έκανε σπουδές με υποτροφία στις κοινωνικές επιστήμες στο Kenyon College, στο Οχάιο των ΗΠΑ και στη Νομική Σχολή του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης.
Το 1952 εξελέγη πρόεδρος της Σουηδικής Εθνικής Ένωσης Φοιτητών και την επόμενη χρονιά εργάστηκε στο πολιτικό γραφείο του σοσιαλδημοκράτη πρωθυπουργού Τάγκε Ερλάντερ. Το 1955 εξελέγη στη διοικητική ομάδα της Σουηδικής Σοσιαλδημοκρατικής Συνομοσπονδίας Νεολαίας και το 1958 βουλευτής του Σουηδικού Σοσιαλδημοκρατικού Εργατικού Κόμματος.
Το 1963 διορίστηκε υπουργός άνευ Χαρτοφυλακίου, το 1965 υπουργός Μεταφορών και Επικοινωνιών και το 1967 υπουργός Παιδείας. Το 1969, με ομόφωνη απόφαση του συνεδρίου του Σουηδικού Σοσιαλδημοκρατικού Εργατικού Κόμματος εξελέγη επικεφαλής και διαδέχτηκε τον επί 23 χρόνια πρωθυπουργό Τάγκε Ερλάντερ.
Ο Ούλοφ Πάλμε παρέμεινε πρωθυπουργός της Σουηδίας επί 11 χρόνια: Από τις 14 Οκτωβρίου 1969 έως τις 8 Οκτωβρίου 1976 και από τις 8 Οκτωβρίου 1982 έως τις 28 Φεβρουαρίου 1986.
Οι διακηρυγμένοι στόχοι του κυβερνητικού προγράμματός του «Ισότητα με θεμελιώδη μεταμόρφωση της κοινωνίας» ήταν η διεύρυνση του κράτους πρόνοιας και η καθιέρωση και εμπέδωση των δημοκρατικών ελευθεριών.
«Η μάχη που πρέπει να δώσουμε δεν είναι κατά του πλούτου, αλλά κατά της φτώχειας»
Άσκησε σκληρή κριτική στις ΗΠΑ για τον πόλεμο του Βιετνάμ και στη Σοβιετική Ένωση για την επέμβαση στην Πράγα, ηγήθηκε εκστρατειών για τον περιορισμό των πυρηνικών όπλων, κατά του απαρτχάιντ στη Νότια Αφρική και των δικτατοριών των Συνταγματαρχών στην Ελλάδα, του Φράνκο στην Ισπανία και του Πινοσέτ στη Χιλή, υπέρ των Παλαιστινίων και της PLO, ενώ μεσολάβησε για να πραγματοποιηθούν ειρηνευτικές συνομιλίες μεταξύ του Ιράν και του Ιράκ που βρίσκονταν σε πόλεμο.
Ο Πάλμε συμμετείχε στην «Κίνηση των Έξι για την Ειρήνη και τον Διεθνή Αφοπλισμό» μαζί με τους τους πρωθυπουργούς της Ελλάδας Ανδρέα Παπανδρέου και της Ινδίας Ίντιρα Γκάντι και τους προέδρους του Μεξικού Μιγκέλ ντε λα Μαντρίντ, της Αργεντινής Ραούλ Αλφονσίν και της Τανζανίας Τζούλιους Νιερέρε.
O Ούλοφ Πάλμε ήταν φίλος της Ελλάδας, φιλοξένησε στη Σουηδία πολλούς Έλληνες αντιστασιακούς την περίοδο της χούντας, ενώ επισκεπτόταν συχνά την Κρήτη για τις διακοπές του.
Ο Μοχός Ηρακλείου, ένα μικρό χωριό το οποίο είχε επισκεφθεί λίγο πριν δολοφονηθεί, τον είχε ανακηρύξει επίτιμο δημότη και του είχε δωρίσει κι ένα σπίτι, στο οποίο δεν πρόλαβε να να κατοικήσει.
Στην Κρήτη υπάρχει και λειτουργεί και ο «Σύλλογος Φίλων ΟΥΛΟΦ ΠΑΛΜΕ».
Ο Ούλοφ Πάλμε κυκλοφορούσε χωρίς προστασία από αστυνομικούς ή σωματοφύλακες. Στις 28 Φεβρουαρίου 1982, επιστρέφοντας πεζός στο σπίτι του από τον κινηματογράφο με τη σύζυγό του Λίσμπετ, πυροβολήθηκε δύο φορές στο στομάχι, ενώ η σύζυγός του χτυπήθηκε στην πλάτη. Μεταφέρθηκαν επειγόντως στο νοσοκομείο αλλά ο Ούλοφ Πάλμε ήταν νεκρός όταν έφτασε. Η Λίσμπετ Πάλμε θεραπεύτηκε και ανάρρωσε.
«Ένας ελεύθερος άνθρωπος ενεργεί με αξιοπρέπεια. Πάντα σέβεται τους άλλους αλλά και τον ίδιο του τον εαυτό. Σέβεται το περιβάλλον και αγωνίζεται για την προστασία του. Σέβεται τη διαφορετικότητα, τα δικαιώματα των μειονοτήτων, των μεταναστών. Σέβεται τους κανόνες της δημοκρατίας»
Το 2020 η σουηδική εισαγγελία ανακοίνωσε ότι, μετά από έρευνες 38 ετών, κατέληξε στο συμπέρασμα πως ο δολοφόνος ήταν ο Στιγκ Ένγκστρεμ, ο οποίος όμως είχε αυτοκτονήσει από το 2000, οπότε η υπόθεση έκλεισε οριστικά.
Βίντεο της Σουηδικής τηλεόρασης το οποίο παραχωρήθηκε στον «Σύλλογο Φίλων ΟΥΛΟΦ ΠΑΛΜΕ» που δείχνει τον δολοφονηθέντα πρωθυπουργό να διασκεδάζει στην Κρήτη και να συναναστρέφεται με κατοίκους σε χωριά. Δείχνει επίσης το μοιρολόι στον Μοχό μετά την δολοφονία του.