Der italienische Dirigent begann sehr früh mit seiner musikalischen Ausbildung – mit 19 Jahren dirigierte er seine erste Oper. Seine Karriere startete zunächst im Ausland. Von 1994 bis 1997 war er u. a. an der Oper Bonn sowie an den Häusern in Köln und Nizza tätig. 1998 erhielt er für sein Debüt in Italien beim Festival Martina Franca mit IL RE und MESE MARIANO von Umberto Giordano großen Zuspruch von Kritik und Publikum. Es folgten Engagements u. a. in Verona (Arena), Cagliari, Turin, Neapel, Rom, Venedig, Genua, Florenz, Palermo, Washington, Chicago, Tokyo und schließlich 2002 an der Mailänder Scala (LUCREZIA BORGIA). Im selben Jahr debütierte er an der Wiener Staatsoper mit LA TRAVIATA. Seitdem dirigiert er regelmäßig an den bedeutendsten Opernhäusern in Europa und Amerika. Sein Konzertrepertoire erstreckt sich von Mozart, Haydn und Berlioz über Brahms, Orff und Wagner. Neben dem italienischen und französischen Fach wendet sich Renato Palumbo auch immer mehr dem deutschen Fach zu.
Zu seinen Einspielungen zählen die weltweit ersten Aufnahmen von MESE MARIANO und IL RE von Umberto Giordano, weiterhin SIMON BOCCANEGRA (1. Fassung) und IL CORSARO von Giuseppe Verdi, ROBERT LE DIABLE von Giacomo Meyerbeer sowie HANS HEILING von Heinrich Marschner. Die DVD der Produktion BIANCA E FALLIERO (Gioacchino Rossini), die unter seiner musikalischen Leitung 2005 beim Rossini Opera Festival in Pesaro Premiere hatte, wurde von der renommierten Fachzeitschrift Musica e Dischi als „Beste Aufnahme des Jahres“ ausgezeichnet. Für seine künstlerischen Erfolge wurde ihm der Cavaliere dell'Ordine al Merito der Republik Italien verliehen.
An der Deutschen Oper Berlin debütierte Renato Palumbo 2004 mit IL TROVATORE. Neben einigen Vorstellungen von LA TRAVIATA übernahm er bisher die musikalische Leitung der Neuproduktionen von MANON LESCAUT sowie der konzertanten Aufführungen von LE VILLI und ERNANI und DER FREISCHÜTZ. Großen Beifall erhielt er für die Spielzeiteröffnungspremiere 2005|2006 von Alberto Franchettis GERMANIA, die auf DVD erhältlich ist.