Palestrina lämnade hundratals kompositioner, inklusive 104 massor, 68 offertories, mer än 300 motetter, minst 72 psalmer, 35 magnificats, 11 litanies, 4 eller 5 uppsättningar klagor etc., minst 140 madrigaler och 9 orgel ricercari (emellertid har nyligen stipendium klassat dessa ricercai som tveksamt författarskap; Palestrina skrev förmodligen ingen rent instrumental musik). Det finns två omfattande utgåvor av Palestrinas verk: en redigerad av Haberl och publicerad i 33 volymer 1862-1894, den andra redigerad av R. Casimiri och andra och publiceras i 34 volymer. Hans Missa sine nomine verkar ha varit särskilt attraktiv för J. S. Bach, som studerade och utförde det medan han skrev sitt eget mästerverk, massan i b-moll (BWV 232). Hans kompositioner karakteriseras som mycket tydliga, med röstdelar välbalanserade och vackert harmoniserade. Bland de verk som räknas som hans mästerverk är Missa Papae Marcelli (Pope Marcellus Mass), som enligt legenden komponerades för att övertyga rådet i Trent att ett drakoniskt förbud mot polyfonisk behandling av text i helig musik var onödigt. Nyare stipendium visar dock att denna massa komponerades innan kardinalerna sammankallades för att diskutera förbudet (eventuellt så mycket som tio år tidigare). Det är dock troligt att Palestrina var ganska medveten om behoven hos begriplig text i enlighet med doktrinen om motreformationen och skrev sina verk mot detta ändamål från 1560-talet till slutet av sitt liv.
Den ”Palestrina Stil” – den släta stil 16th century polyfoni, härledd och kodifierad av Johann Joseph Fux från en noggrann studie av hans verk-är den stil som vanligtvis lärs ut som” renässans polyfoni ” i college kontrapunkt klasser, men i en modifierad form, som JJ Fux gjort ett antal stilistiska fel som har korrigerats av senare författare (särskilt Knud Jeppesen och Morris). Som kodifierad av J. J. Fux följer reglerna för vad han definierade som ”art counterpoint.”Palestrina etablerade och följde dessa strikta riktlinjer:
– musikflödet är dynamiskt, inte styvt eller statiskt.
– melodin bör innehålla några språng mellan anteckningar.
– om ett språng inträffar måste det vara litet och omedelbart motverkas av motsatt stegvis rörelse.
– dissonanser är antingen passerande anteckning eller utanför takten. Om det är i takt, löses det omedelbart.
ingen kompositör av 16-talet var mer konsekvent i att följa sina egna regler, och vistas inom stilistiska gränser han ålagts sig själv, än var Palestrina. Också, ingen kompositör av 16-talet har haft en sådan byggnad av myt och legend byggd runt honom. Mycket av forskningen om Palestrina gjordes på 19-talet av Giuseppe Baini, som publicerade en monografi 1828 som gjorde Palestrina berömd igen och förstärkte den redan befintliga legenden att han var ”frälsare av kyrkomusik” under reformerna av rådet av Trent. Artonhundratalet attityd hjälte-dyrkan är dominerande i denna monografi, dock, och detta har förblivit med kompositören till viss del fram till i dag; Hans Pfitzner opera Palestrina visar denna attityd på sin topp. Stipendium från 20 och 21 århundraden tenderar att behålla uppfattningen att Palestrina var en stark och förfinad kompositör, som representerar ett toppmöte med teknisk perfektion, men betonar att det fanns andra kompositörer som arbetar samtidigt med lika individuella röster och lite olika stilar, även inom gränserna för slät polyfoni, som Lassus och Victoria.
Palestrina var oerhört berömd på sin tid, och hans rykte, om något, ökade efter hans död. Konservativ musik av den romerska skolan fortsatte att skrivas i hans stil (känd som ”prima pratica” på 17-talet), av sådana studenter av hans som Giovanni Maria Nanino, Ruggiero Giovanelli, Arcangelo Crivelli, Teofilo Gargari, Francesco Soriano och Gregorio Allegri. Man tror också att Salvatore Sacco kan ha varit student i Palestrina. Palestrinas musik fortsätter att framföras och spelas in och ger modeller för studier av kontrapunkt.