Natomiast pierwszym reprezentantem dynastii zasiadającym na tronie był Michał VIII, który początkowo sprawował regencję podczas małoletności cesarza Jana IV Laskarysa, później jednak (1259) przejął pełnię władzy i od 1261 roku panował samodzielnie. Posiadał wysoką pozycję w rodzie i wśród możnowładców, gdyż był potomkiem dwóch gałęzi dynastii, synem wielkiego domestyka Andronika Paleologa i Teodory Paleologiny. Ożenił się z Teodorą z rodu Laskarysów i Watatzesów. Paleologom w doskonały sposób udawało się wchodzić w koligacje ze wszystkimi ówcześnie panującymi na ziemiach bizantyńskich dynastiami, co niewątpliwie ułatwiło im objęcie tronu w Konstantynopolu. Ponadto znani byli z hojności wobec Kościoła, dzięki czemu posiadali poparcie wyższego kleru i mnichów.
Paleologowie władali cesarstwem aż do upadku Konstantynopola w 1453 r. Ostatnim cesarzem bizantyjskim był Konstantyn XI Dragazes, który zginął po zdobyciu Konstantynopola przez Turków.