Первые изображения Григория Паламы появились после его канонизации в 1368 г. Традиционно святой изображается с короткими тёмными волосами (иногда с гуменцом) и окладистой бородой средней длины; облачён в крещатую или в позднее время в узорчатую фелонь, омофор; в левой руке держит Евангелие (иногда вместе со свитком), правой благословляет. В поствизантийское время известны изображения Григория Паламы с длинной бородой и в эпанокалиммахоне (головной убор иерархов, имеющих монашеский сан). В кафоликоне монастыря Влатадон в Фессалонике представлены два его изображения. Одно из них является самым ранним (между 1360 и 1383 гг.): в проходе из наоса в нартекс с северной стороны южного столпа изображена полуфигура святого в 3/4-ном развороте вправо, в полиставрии, с нимбом, в руках – раскрытое Евангелие. В росписи южного придела (конец XIV в. – начало XV в.), в парусах, где вместо традиционных фигур четырёх евангелистов – образы четырёх богословов, помещено второе изображение Григория Паламы вместе с Григорием Богословом, апостолом Иоанном Богословом и, видимо, Симеоном Новым Богословом. В монументальной росписи известны ещё три изображения Григория Паламы, датированные XIV в.: в парекклисионе кафоликона монастыря Ватопед (около 1371 г.) – образ святителя сопровождает надпись: «Преосвященный архиепископ Фессалоникийский Григорий и новый Златоустый, чудотворец»; в росписи церкви св. Гурия, Самона и Авива (Трёх святых) в Кастории (третья четверть XIV в.) – Григорий Палама изображён в диаконнике вместе с архидиаконом Евплом, надпись та же, что и в монастыре Ватопед; на первом столпе южной колоннады центрального нефа базилики великомученика Димитрия в Фессалонике сохранились изображения Иоасафа и маленькой фигурки Григория Паламы (предположительно) в 3/4-ном развороте, с кадилом в правой руке и Евангелием, прижатым к груди, – в левой (1360–1380 гг.). Образ Григория Паламы встречается в росписи афонских монастырей: в соборе монастыря Ксиропотам (XVI в.), в парекклисионе монастыря Дионисия (XVI в.), в парекклисионе святителя Николая в монастыре Хиландар (1667 г.). В иконописи одной из наиболее ранних является икона последней трети XIV в. «Св. Григорий Палама». Его изображения представлены на иконах: XVI в. (Византийский музей в Афинах), конец XVI в. (монастырь преподобного Дионисия на Афоне), мастера Эммануила Цанеса, 1654 г. (церковь апостола Иасона и Сосипатра на о-ве Керкира, Греция) – в эпанокалиммахоне; «Св. Григорий Палама и великомученик Димитрий» (первая половина XVIII в., музей монастыря Влатадон, Фессалоника); «Св. Григорий Палама, великомученик Димитрий и мученик Нестор» (1782 г., там же). В русском искусстве изображения Григория Паламы встречаются на минейных иконах, среди которых – двусторонняя таблетка из собрания П.Д. Корина, датированная В.И. Антоновой XVI в., но, вероятно, созданная позднее (ГТГ, музей П.Д. Корина), икона XVII в. (ГТГ) – Григорий Палама в красной ризе и крещатой фелони, икона начала XIX в. из Мстёры (Национальный музей, Стокгольм), икона XIX в. из церкви Успения Пресвятой Богородицы на Апухтинке (ГТГ) и др. Описание внешности Григория Паламы содержится в текстах иконописных подлинников редакции, которые различаются незначительными деталями: «…Сед, кудряв власы, аки Климент, брада Иоанна Богослова, риза крестечная, испод бел мало киноварен, в руках обеих Евангелие, и амфор».