Palestrina pozostawił po sobie setki kompozycji, w tym 104 msze, 68 ofert, ponad 300 motetów, co najmniej 72 hymny, 35 magnificatów, 11 litanii, 4 lub 5 zestawów lamentacji itp., co najmniej 140 madrygałów i 9 organowych ricercari (jednak ostatnie badania uznały te ricercai za wątpliwe autorstwo; Palestrina prawdopodobnie nie napisał muzyki czysto instrumentalnej). Istnieją dwa obszerne wydania dzieł Palestriny: jedno pod redakcją haberla i wydane w 33 tomach w latach 1862-1894, drugie pod redakcją R. Casimiri i in. i opublikował w 34 tomach. Jego Missa sine nomine wydaje się być szczególnie atrakcyjna dla J. S. Bacha, który studiował i wykonywał ją, pisząc własne arcydzieło, Mszę h-moll (BWV 232). Jego kompozycje są charakteryzowane jako bardzo wyraźne, z partii głosowych dobrze wyważone i pięknie zharmonizowane. Wśród dzieł zaliczanych do jego arcydzieł jest Missa Papae Marcelli (Msza Papieża Marcellusa), która według legendy została skomponowana w celu przekonania Soboru Trydenckiego, że drakoński zakaz polifonicznego traktowania tekstu w muzyce sakralnej jest niepotrzebny. Z nowszych badań wynika jednak, że Msza ta została skomponowana przed zwołaniem kardynałów w celu omówienia zakazu (być może nawet dziesięć lat wcześniej). Jest jednak prawdopodobne, że Palestrina był dość świadomy potrzeb czytelnego tekstu zgodnego z doktryną kontrreformacji i pisał swoje dzieła w tym celu od 1560 roku do końca życia.
„Styl Palestriny” – gładki styl XVI – wiecznej polifonii, wywodzący się i skodyfikowany przez Johanna Josepha Fuxa z dokładnego przestudiowania jego dzieł-to styl Zwykle nauczany jako „polifonia renesansowa” na lekcjach kontrapunktu w college ’ u, chociaż w zmodyfikowanej formie, ponieważ J. J. Fux popełnił wiele błędów stylistycznych, które zostały poprawione przez późniejszych autorów (zwłaszcza Knuda Jeppesena i Morrisa). Skodyfikowany przez J. J. Fuxa, kieruje się zasadami tego, co określił jako ” kontrapunkt gatunkowy.”Palestrina ustaliła i przestrzegała tych ścisłych wytycznych:
– przepływ muzyki jest dynamiczny, nie sztywny ani statyczny.
– melodia powinna zawierać kilka skoków między nutami.
– Jeśli wystąpi skok, musi być mały i natychmiast przeciwstawiany ruchem przeciwnym do kroku.
– dysonanse są albo przekazywaniem nuty, albo wyłączaniem rytmu. Jeśli jest w rytmie, jest natychmiast rozwiązany.
żaden kompozytor XVI wieku nie był bardziej konsekwentny w przestrzeganiu własnych zasad i trzymaniu się narzuconych sobie granic stylistycznych niż Palestrina. Ponadto żaden kompozytor XVI wieku nie zbudował wokół siebie takiego gmachu mitu i legendy. Wiele badań nad Palestriną przeprowadził w XIX wieku Giuseppe Baini, który w 1828 roku opublikował monografię, która ponownie rozsławiła Palestrinę i wzmocniła istniejącą już legendę, że był „Zbawicielem Muzyki Kościelnej” podczas reform Soboru Trydenckiego. Dominuje jednak w tej monografii dziewiętnastowieczna postawa uwielbienia bohatera, która w pewnym stopniu zachowała się u kompozytora do dnia dzisiejszego; Opera Hansa Pfitznera Palestrina pokazuje tę postawę u szczytu swej świetności. Stypendium XX i XXI wieku ma tendencję do podtrzymywania poglądu, że Palestrina była kompozytorem silnym i wyrafinowanym, reprezentującym szczyt technicznej doskonałości, ale podkreśla, że byli inni Kompozytorzy pracujący w tym samym czasie z równie indywidualnymi głosami i nieco odmiennymi stylami, nawet w granicach gładkiej polifonii, jak Lassus i Victoria.
Palestrina był w swoich czasach niezwykle sławny, a jego reputacja, jeśli w ogóle, wzrosła po jego śmierci. Konserwatywna muzyka Szkoły rzymskiej była nadal pisana w jego stylu (znanym jako „prima pratica” w XVII wieku) przez takich uczniów, jak Giovanni Maria Nanino, Ruggiero Giovanelli, Arcangelo Crivelli, Teofilo Gargari, Francesco Soriano i Gregorio Allegri. Uważa się również, że Salvatore Sacco mógł być uczniem Palestriny. Muzyka Palestriny jest nadal wykonywana i nagrywana, a także dostarcza modeli do badania kontrapunktu.