Palermo 5 lipca 2007 został ogłoszony zawodnikiem Palermo, z którym podpisał trzyletnią umowę. Kwota tranferu wyniosła 4.3 miliona euro. W nowym klubie zadebiutował 26 sierpnia w meczu z Romą (0:2). Pierwsze gole w barwach klubu strzelił, dwukrotnie trafiając w wygranym 4:2 starciu przeciwko Livorno. W pierwszym sezonie strzelił 8 goli, rozgrywając 22 meczów, pomijając część sezonu z powodu kontuzji.
27 marca 2010 po raz pierwszy skompletował hat-tricka, strzelając w meczu z Bologną (3:1). W sumie w sezonie 2009/2010 strzelił 19 goli w lidze, plasując się na 3. pozycji w klasyfikacji najlepszych strzelców.
1 lutego 2012 w zremisowanym 4:4 meczu z Interem Mediolan strzelił trzy bramki. 6 maja zdobył hat-tricka w meczu z Chievo Veroną. Kolejne trzy gole w jednym spotkaniu zanotował również przeciwko Veronie, trafiając trzykrotnie 30 września 2012 w wygranym 4:1 starciu. 24 listopada, w wygranym 3:1 meczu z Catanią, Miccoli zdobył swojego 100. gola w rozgrywkach Serie A. W czerwcu 2013 poinformowano, że napastnik nie przedłuży kontraktu i po sezonie 2012/2013 odejdzie z zespołu. Łącznie dla Palermo wystąpił w 179 meczach, strzelając 81 bramek.