Durante el combate un proyectil del Cochrane alcanzó dicha torre, perforó su coraza e impactó en el cañón derecho. Como resultado de la explosión quedaron gravemente heridos Palacios, dos oficiales y doce tripulantes. Palacios llevó la peor parte pues un trozo de hierro le desarticuló la mandibula inferior, la cual, pese al intenso dolor, sujetó con un pañuelo y siguió combatiendo. Cuando por efecto del fuego chileno cayó la driza que sostenía la bandera peruana, Palacios la recogió y entre una lluvia de balas volvió a izar el pabellón. Según el historiador naval chileno Carlos López Urrutia, a bordo del Cochrane se escuchó la voz de Palacios gritando "!Nadie se rinde en este buque!". A pesar de las heridas y una intensa hemorragia, continuó combatiendo, hasta que un nuevo proyectil impactó en cubierta alcanzando con sus astillas al espartano oficial.

Los marinos chilenos, asombrados por la valentía del peruano, le brindaron todas las atenciones, pero vanos fueron los intentos por salvarle la vida. Falleció en el viaje al Callao a bordo del vapor Coquimbo en la rada de Iquique una semana despues del combate. Tenía apenas 29 años de edad.