В 1354 г. император Иоанн V Палеолог обратился к святителю с просьбой отправиться в качестве посла в Константинополь и примирить его с Иоанном VI Кантакузином. По пути из Тенедоса в Константинополь Григорий Палама со всей свитой был захвачен в плен турками. Плен продолжался около года (1354–1355 гг.), пока сербы не доставили необходимый выкуп. В ноябре 1354 г., во время пребывания святителя в плену, император Иоанн V Палеолог вошёл в Константинополь и принудил Иоанна VI Кантакузина отречься от престола. В то же время осуждённый Собором 1351 г. Никифор Григора был допущен ко двору и получил разрешение продолжить полемику против Григория Паламы. В 1355 г. император Иоанн V Палеолог устроил во дворце публичную дискуссию между Григорием Паламой и Никифором Григорой в присутствии папского легата Павла Смирнского. Сохранились два сообщения об этом диспуте: пересказ Григоры и официальный отчёт протостратора Георгия Факраса. По словам Григоры, император Иоанн V Палеолог, подписавший томос 1351 г. под давлением, пожелал его пересмотреть; согласно Факрасу, император лишь выразил желание лучше познакомиться с содержанием полемики. Диспут, по всей видимости, ничего в полемику не привнёс. После диспута и отбытия Григория Паламы в Фессалонику летом 1355 г. Никифор Григора продолжил свою деятельность в Константинополе и опубликовал (1355–1356 гг.) «Вторые антирритики» против святителя. В то же время Григорий Палама написал два трактата, опровергающие изложение событий дебатов 1355 г. Григорой, и два собственных опровержения (1356–1357 гг.) на заключительные «Антирритики» Никифора Григоры. В 1355–1357 гг. Григорий Палама активно участвовал в жизни своей епархии, возглавляя многочисленные праздничные богослужения и церемонии, произнося проповеди практически на каждое событие церковного года и совершая множество исцелений.  В 1357 г. его давняя болезнь усилилась, и 14 ноября он умер. Его тело было положено в кафедральном соборе Святой Софии в Фессалонике. В конце февраля – в марте 1368 г. он был канонизирован и синодальным декретом празднование его памяти было установлено в Великой церкви. Издание сочинений Григория Паламы началось в XVII в., однако до XX в. носило фрагментарный характер. В 1627 г. стараниями Н. Метаксаса вышли в свет два его слова «Против латинян». В 1630 г. П. Аркудий опубликовал в Риме трактат святителя «Против Иоанна Векка», включив его в издание сочинений этого Константинопольского патриарха, защитника Лионской унии. В 1672 г. в Париже Ф. Комбефис издал две гомилии на Преображение Господне. Он же подготовил к изданию латинский перевод «Жития преподобного Петра Афонского», первого сочинения Григория Паламы, и предложил его Ж. Болланду для публикации (этот перевод с греческим текстом по рукописи Paris. gr. 1239 (XV в.) появился в июньских Acta Sanctorum). В самом конце XVII в. ряд сочинений святителя, включая Святогорский томос и «Исповедание веры», был опубликован в фундаментальном богословском сборнике «Томос любви против латинян» Иерусалимского  патриарха Досифея II Нотары (1669–1707 гг.), который намеревался осуществить полное издание сочинений Григория Паламы. В 1702 г. в Париже Ж. Буавен, использовавший в своих комментариях к «Истории» Никифора Григоры неизданные сочинения святителя, опубликовал его письмо к Анне Палеологине.