La chapelle palatine de Palerme est une chapelle catholique édifiée à l'intérieur du palais des Normands, dans la ville sicilienne de Palerme.
Construite au XIIe siècle sur ordre et pour l'usage du premier roi normand de Sicile, Roger II, elle est emblématique du style arabo-normand qui combine des éléments d'architectures romane, byzantine et arabe ; elle se signale particulièrement par la splendeur de ses mosaïques sur fond doré.
La messe y est célébrée chaque dimanche à 10 heures.
La chapelle est inscrite au Patrimoine mondial par l'UNESCO depuis le 3 juillet 2015, avec les cathédrales de Cefalù et de Monreale, autres remarquables exemples du style arabo-normand propre à la Sicile.
En 1130, Roger II fut couronné roi de Sicile ; il commença la construction de la chapelle en 1132 ; les chartes de l'époque indiquent qu'elle est consacrée le 28 avril 1140, en tant que chapelle privée de la famille royale. Les travaux en furent terminés en 1143. Une inscription trilingue (latin, grec, arabe) à l'extérieur de la chapelle indique la construction d'une horloge en 1142.
Endommagée par le tremblement de terre de septembre 2002 qui toucha Palerme, elle bénéficia de travaux de restauration terminés en juillet 2008. Le programme de restauration, établi par l'architecte Guido Meli, directeur du "Centro regionale per il restauro" de la région de Sicile, a été financé grâce au mécène allemand Reinhold Würth pour plus de trois millions d'euros. Les travaux ont été réalisés par un groupe de restaurateurs romains des biens culturels. L'exploitation touristique est concédée à la Fondazione Federico II.
La chapelle est une église à trois nefs sans transept ; le chœur est légèrement surélevé, et est terminé par trois absides, chacune fermant une des nefs. Sa particularité principale est dans la richesse de sa décoration, que ce soit celle du plafond de bois ouvragé à la manière arabe, celle des mosaïques de style byzantin ornant les absides ou celle des revêtements de marbre du sol.
Le plafond à muqarnas est entièrement peint d'un décor figuratif. Sur fond or sont peintes des étoiles et des croix imbriquées dans une dominante de rouge, bleu, noir et blanc.