Francisco Palóu uczestniczył w wyprawie, podczas której założono placówkę misyjną w San Francisco. Następnie był przełożonym misji w San Francisco de Asís. Po śmierci Serry Palóu był krótko głównym przełożonym sieci misyjnej w Kalifornii, ale wkrótce powrócił do Meksyku.
Palóu jest znany jako autor biografii Junípero Serry opublikowanej po raz pierwszy w 1787 oraz wielotomowej historii pierwszych misji franciszkańskich w Kalifornii i na Półwyspie Kalifornijskim.
Wyprawa misyjna i działalność pisarska W 1774 Francisco Palóu uczestniczył w wyprawie kapitana Rivery nad Zatokę San Francisco. Dnia 4 grudnia odkrywcy wbili krzyż w Point Lobos, z którego widać cieśninę Golden Gate i Ocean Spokojny. Palóu był pierwszym misjonarzem, który dotarł do tego miejsca. Dwa lata później zakonnik powrócił do Lobos z wyprawą porucznika Moragi. Dnia 28 czerwca 1776 odprawiono pierwszą mszę w miejscu, w którym kilka tygodni później założono Mission Dolores. Zakonnik stał na czele misji do roku 1784, kiedy to został wezwany przez Junípero Serrę do Mission San Carlos. Po śmierci Serry Palóu wybrany został przełożonym sieci placówek misyjnych w Kalifornii. W 1785, podupadając na zdrowiu, powrócił do Kolegium św.