17 czerwca 1940 objął jednocześnie urząd premiera i prezydenta Litwy. W sierpniu 1940 był członkiem litewskiej delegacji, która poprosiła władze radzieckie w Moskwie o włączenie Litwy w skład ZSRR jako republiki związkowej. W tym samym miesiącu Paleckis został członkiem Komunistycznej Partii Litwy. W latach 1941–1944 w czasie okupacji niemieckiej Litwy przebywał na terenie ZSRR.

W latach 1940–1967 sprawował funkcję deputowanego i przewodniczącego Prezydium Rady Najwyższej Litewskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej. Jako polityk został jednak de facto odsunięty na boczny tor – realna władza w kraju należała wówczas do I sekretarza KPL. W latach 1941–1966 pełnił również funkcję zastępcy przewodniczącego Prezydium Rady Najwyższej ZSRR. W latach 1966–1970 był przewodniczącym Rady Narodowości Rady Najwyższej ZSRR. Został delegatem na XIX, XX, XXI, XXII oraz XXIII zjazd KPZR. Od 1952 do 1971 był członkiem Komitetu Centralnego KPZR.

Paleckis był przeciwnikiem specjalnych uprawnień dla mniejszości polskiej na Wileńszczyźnie. W 1950 głosował przeciwko przyjęciu uchwały Komitetu Centralnego Komunistycznej Partii Litwy o środkach poprawy pracy wśród ludności polskiej w Litewskiej SRR.