É um ator e músico britânico. Foi criado por seus pais artistas em Cornwall, Inglaterra.

Estudou musicalidade do ator na Rose Bruford College em Sidcup, Kent, se graduando em 2008. Foi vocalista de uma banda chamada Salt Water Thief.

Sam Palladio com Clare Bowen na PaleyFest 2013.
Ele atualmente estrela como Gunnar Scott na série de drama musical da ABC, Nashville, em Humans, da Channel 4 como Ed, e tem um papel recorrente em Episodes. Palladio também estrelou em Little Crackers, Doctors, The Hour e Cardinal Burns. Seus créditos no cinema incluem 7 Lives e Runner Runner.

Teve um relacionamento com a atriz Chloe Bennet de 2012 à 2013, e namora a também cantora Cassadee Pope desde março de 2018.