Al igual que los arzobispos metropolitanos, el papa también usa palio. En los últimos siglos los papas usaron un palio igual al de cualquier arzobispo.
En la Natividad del Señor de 1999, cuando se abrió el Jubileo 2000, san Juan Pablo II usó un palio distinto, inspirado en las imágenes de los antiguos palios papales, mucho más largo y con las cruces bordadas en rojo.
Al iniciar su pontificado, a Benedicto XVI no se le impuso el palio tradicional, sino uno con otra forma, mucho más grande, en el que caían sus largos extremos por el lado izquierdo del papa, y con las cruces en rojo. La idea de este cambio fue del anterior Maestro de Celebraciones Litúrgicas, S.E.R. Piero Marini, quien lo explicó diciendo: "Al comienzo del ministeruo petrino del Santo Padre Benedicto XVI se ha realizado una nueva forma de palio más cercana al modelo romano antiguo (la oveja llevada sobre el hombro izquierdo) menteniendo al mismo tiempo las cruces rojas y los alfileres (el pastor que da la vida por las ovejas). El palio ha vuelto a ser el sino distintivo del munus propio del Romano Pontífice" (Marini, Piero, Maestro de las Celebraciones Pontificias. Experiencias y recuerdos, Barcelona, 2010, p. 94)
Sin embargo, este palio causaba problemas prácticos. Unas diez veces por celebración debía ser acomodado por los ceremonieros. Por esta razón, cuando Mons. Guido Marini sustituyó a Piero Marini, propuso el cambio a un palio de forma más tradicional pero con seis cruces bordadas en rojo, y no en negro. Así sucedió a partir del 29 de junio de 2008.
Benedicto XVI llevo su primer palio a L'Aquila, Italia, el 28 de abril de 2009, en donde los dejó sobre los restos mortales del papa Celestino V, tras orar unos instantes. Como dato curioso, Celestino V fue un papa que renunció al Ministerio Petrino.
Al inicio de su pontificado, le fue impuesto al papa Francisco el mismo segundo palio del papa Benedicto XVI, el tradicional pero de cruces rojas. Sin embargo, en la Solemnidad de San Pedro y San Pablo de 2014 el papa Francisco volvió a usar el palio tradicional con cruces negras, mismo que ha usado desde entonces.
