Sfântul Grigorie Palama a trecut la Domnul pe 14 noiembrie 1359, fiind înmormântat în Catedrala Sfintei Sofia din Tesalonic. A fost canonizat oficial în anul 1368, la scurt timp după moarte, de către Patriarhia de Constantinopol.

În timpul ocupației otomane, biserica Sfânta Sofia a fost transformată în moschee, iar moaștele Sfântului Grigorie au fost ascunse și protejate de creștini. După eliberarea Greciei, moaștele au fost reașezate în Catedrala Mitropolitană din Salonic, unde se află și astăzi.

Moaștele Sfântului Grigorie Palama sunt considerate făcătoare de minuni, iar pelerinii vin în număr mare să se roage pentru sănătate și ajutor duhovnicesc. Sfântul este cinstit în mod special în Duminica a doua din Postul Mare, numită și Duminica Sfântului Grigorie Palama, în care Biserica Ortodoxă reafirmă importanța teologiei sale despre energiile necreate ale lui Dumnezeu.