En esta década Palestino conseguiría su mayor logro, sin embargo al comienzo de los 71, los tricolores se encontraban en Segunda División.

En 1972 , de la mano de Rubén Marcos, el equipo resulta campeón del campeonato de Segunda División, para volver a la máxima división del fútbol chileno al año siguiente.

En 1973 se inicia un plan comandado por Enrique Atal, antiguo dirigente del equipo, ya presente en el proceso de profesionalización a principios de la década de 1950, en aras de recuperar el poderío del equipo logrado en décadas anteriores.  Dicho plan era bastante ambicioso y contó en 1974 con la contratación de Caupolicán Peña, un DT bastante innovador para la época, la contratación de grandes jugadores tales como Oscar Fabbiani y aprovechando también las fructíferas divisiones inferiores.

Ya en 1975 se ven los resultados: Palestino gana la Copa Chile, derrotando 4-0 a Lota Schwager. En ese momento, el equipo comienza a pelear los primeros puestos. También, ese mismo año, el equipo gana la liguilla para clasificar a la Copa Libertadores de 1976.

En 1977, Palestino da un tremendo golpe: logra repatriar a Elias Figueroa, defensa estrella del Inter de Porto Alegre en Brasil, y de los mejores jugadores chilenos. Los resultados no se dejan esperar y ese mismo año Palestino derrota en la final de la Copa Chile a Unión Española por 4-3 y fuera de eso, gana la liguilla de ese año para clasificarse a la Copa Libertadores de 1978.

En 1978 Palestino logró su segundo título, el equipo liderado por Elías Figueroa se irguió como campeón, además de ostentar un record único en el fútbol chileno de 44 fechas sin conocer derrota,  así como también logra una importante participación en Copa Libertadores 1979, siendo eliminado en semifinales por el poderoso Olimpia de Paraguay.