W randomizowanym, wieloośrodkowym badaniu PALOMA-3 oceniono skuteczność palbocyklibu w skojarzeniu z fulwestrantem w porównaniu do monoterapii fulwestrantem. Do badania włączono kobiety w okresie przedmenopauzalnym lub pomenopauzalnym, u których doszło do progresji w trakcie lub w ciągu 12 miesięcy od zakończenia hormonoterapii w ramach leczenia uzupełniającego albo doszło do progresji w trakcie hormonoterapii w zaawansowanym i przerzutowym ER-dodatnim HER2-ujemnym raku piersi. Następnie chore losowo przydzielono do grupy otrzymującej palbocyklib z fulwestrantem lub do grupy otrzymującej fulwestrant z placebo. Chore przed menopauzą musiały otrzymywać analogi gonadoliberyny. W grupie chorych z zaawansowanym rakiem piersi dopuszczalne było wcześniejsze stosowanie jednej linii chemioterapii. Z badania wyłączono chore z niekontrolowanymi leczeniem przerzutami do mózgu, obecnością objawowego rozsiewu do trzewi z ryzykiem zagrażających życiu powikłań, chore wcześniej stosujące fulwestrant lub inhibitory CDK4/6. Leczenie było prowadzone do czasu progresji, nasilenia objawów choroby, nieakceptowalnej toksyczności lub wycofania zgody na badanie.