D. Rafael Palmero Ramos nació en Morales del Rey, Provincia de Zamora y Diócesis de Astorga, el 27 de julio de 1936, en una familia sencilla, siendo el segundo de seis hermanos. Llamado por el Señor al sacerdocio, cursa Humanidades, Filosofía y dos años de Teología en el Seminario Conciliar de Astorga. Pasa Luego a Roma, como alumno del Colegio Español de San José y completa sus estudios eclesiásticos en la Pontificia Universidad Gregoriana, donde se doctora en Sagrada Teología con una tesis titulada "Ecclesia Mater en San Agustín" (1968); y en el "Angelicum", Pontificia Universidad de Santo Tomás de Aquino, obtiene la licenciatura en Ciencias Sociales (1962). Cursa estudios también en el Centro Internacional para la Formación Social del Clero de Roma en dependencia directa de la Sagrada Congregación de Seminarios y Universidades, y recibe el título de Diplomado en Sociología Pastoral (1961). 

Ordenado sacerdote el 13 de septiembre de 1959, en Astorga, en su Seminario Mayor desempeña de 1961 a 1965 el cargo de Secretario de Estudios y Profesor de Teología Fundamental y Doctrina Social de la Iglesia, conciliando su actividad docente con la labor de Vicedelegado primero y Delegado Episcopal de Caritas Diocesana después. Ministerio pastoral directo ejerce en la Parroquia de San Pedro de Rectivía (1967-1968).

El 14 de diciembre de 1972, después de estar en Condal vinculado a la Secretaría Particular del Arzobispo de Barcelona D. Marcelo González Martín, marcha a Toledo donde se incorpora al Claustro de Profesores del Estudio Teológico San Ildefonso. Nombrado Vicario General del Arzobispado de Toledo, y en diciembre de 1974 Arcediano de la Santa Iglesia Catedral.

El 24 de noviembre 1987 fue nombrado Obispo Auxiliar de Toledo y Titular de Pedena. Recibió la Ordenación Episcopal en la Catedral Primada el 24 de enero de 1988.

El 9 de enero de 1996 el Santo Padre le nombró Obispo de Palencia, tomando posesión de la Sede palentina el 17 de febrero de ese mismo año- Con fecha 26 de noviembre de 2005 fue nombrado por el Santo Padre Benedicto XVI Obispo de Orihuela-Alicante, tomando posesión de esta Sede el día 21 de enero de 2006.