Из остзейских дворян, отец барон Арендт Дитрих Пален (1707 —- 1753). Родился 17 июля 1745 года. C 1760 служил в конной гвардии, участвовал в Русско-турецких войнах. Был ранен при Бендерах и награждён 1 ноября 1770 орденом Св. Георгия 4-й степени
Во время 2-й Русско-турецкой войны отличился при штурме Очакова, 14 апреля 1789 получил орден Св. Георгия 3-й степени).
С 1792 правитель Рижского наместничества, вёл переговоры о присоединении Курляндии, Семигалии и Пильтенского округа к Российской империи. С 1795 генерал-губернатор Курляндской губернии.
При Императоре Павле I 3 декабря 1796 года был назначен шефом Рижского кирасирского полка, стоявшего на квартирах в Риге, но вскоре одним из первых подвергся немилости за контакты с опальным князем П. А. Зубовым. В январе 1797 года был уволен от должности губернатора, а 26 февраля был отставлен от должности шефа Рижского кирасирского полка и исключён из службы. Однако, скоро вновь был принят на службу и назначен Инспектором кавалерии и командиром Лейб-гвардии Конного полка. Быстро приобрёл доверие Императора.
Пользуясь неограниченной милостью Павла I, в течение трех лет (1798—1801) был назначен военным губернатором Санкт-Петербурга и начальником остзейских губерний, инспектором 6 военных инспекций, великим канцлером Мальтийского ордена, главным директором почт, членом совета и коллегии иностранных дел.
Французский король Людовик XVIII пожаловал ему командорский крест ордена Святого Лазаря Иерусалимского.
Во время пребывания Палена в должности петербургского военного губернатора (1798—1801) утвержден Устав столичного города Санкт-Петербурга (1798). Завершено строительство Михайловского замка и здания Морского кадетского корпуса. Установлены памятники П. А. Румянцеву и А. В. Суворову на Марсовом поле. Из Кронштадта в Петербург переведен Чугунолитейный завод. Учреждена Российско-Американская компания для снабжения русских американских колоний товарами первой необходимости.
В августе 1800 года был уволен с должности губернатора, но 21 октября вновь был назначен военным губернатором столицы. Считая своё положение непрочным, стал одним из организаторов заговора, приведшего к убийству императора Павла. В заговоре играл двойную роль, стараясь в случае неудачи отойти от участия в нём. Добился от Императора Павла I письменного повеления арестовать наследника и показал его Александру Павловичу, чтобы побороть его колебания в заговоре.
После убийства Павла I приобрёл непримиримого врага в лице Императрицы Марии Фёдоровны, что не позволило занимать важные должности при Александре I. 1 апреля 1801 года был уволен от службы в отставку с приказанием немедленно выехать в своё курляндское имение Гросс-Экау. Скончался 13 февраля 1826 года в Митаве.
Был женат с 20 мая 1773 года на Юлиане Ивановне фон Шеппинг (1751—1814), дочери барона Эрнеста-Иоганна Шеппинга (1711—1777) от брака с баронессой Юлианой-Агатой Гейкинг ; наследнице имения Ислиц близ г. Бауск в Курляндии. В 1799 году Юлиана Ивановна была назначена гофмейстериной двора великого князя Александра Павловича и в том же году сопровождала в Вену великую княгиню Александру Павловну, вышедшую замуж за эрцгерцога Иосифа.
По свидетельству графини В.Н.Головиной, холодная, строгая, неприветливая, графиня Пален, внушала первоначально недоверие молодым великому князю и великой княгини, двором которым она управляла; они предполагали, что ей поручено наблюдать за ними и отдавать отчет во всем, происходившем у них, но вскоре княгиня Елизавета Алексеевна вполне оценила характер графини Пален, внушавший к себе уважение, и в ответ на её привязанность ответила такими же чувствами. Сама нежная мать, графиня в особенности была полезна, когда Елизавета Алексеевна лишилась дочери Марии.
Дети:
В 1908 году Д. С. Мережковский написал пьесу «Павел I», которая стала очень популярна и шла на сценах разных театров много лет. В 2003 году режиссёром Виталием Мельниковым к 300-летию Санкт-Петербурга по этой пьесе был снят художественный фильм «Бедный бедный Павел». В отличие от пьесы, акцент в фильме сделан не только на судьбе Павла I, но и на роли Палена в заговоре против императора Павла I. Пален представлен трагической фигурой, организовавшей заговор против своей воли, заботясь не о себе, а о благе России. Роль Палена исполнил Олег Янковский, Павла I — Виктор Сухоруков. Фильм получил множество наград и признание у зрителей.