Une grande parade précède la course qui attire des spectateurs du monde entier. La première course, Palio di Provenzano, se tient le 2 juillet, qui correspond à l'ancienne date de la Visitation et à une fête locale en l'honneur de la Madonna de Provenzano, une peinture autrefois détenue par le chef siennois Provenzano Salvani aux vertus curatives supposées. La seconde course (16 août), se tient le lendemain de l'Assomption et est dédiée à la Vierge Marie. Après certains évènements très importants, la communauté siennoise, peut décider de tenir un troisième Palio entre Mai et Septembre.

La course démarre avec 10 chevaux. Ce qui signifie, que seuls 10 quartiers sur 17 peuvent être représentés à chaque course. Les sept représentants de quartiers qui n'ont pas pris part à la dernière course de même date un an plus tôt, sont automatiquement inclus et trois de plus sont aléatoirement choisis.

Trois jours avant la course, des propriétaires privés offrent le choix de leurs écuries ou les représentants des quartiers choisissent dix chevaux de qualités équivalentes. Un tirage au sort détermine quel cheval va courir pour quelle Contrada. Six courses d'essais sont courues, la première, le soir de la sélection des chevaux, et la dernière le matin après le Palio. Les résidents croyants de chaque Contrada invoquent l'aide de leur saint patron pour leurs chevaux et jockeys. Certains recours au dopage sont également utilisés.

La course est précédée par une parade spectaculaire, où défilent, parmi beaucoup d'autres, les Alfieri, porte-drapeaux, en costumes médiévaux. Avant cela, une escouade montée de carabinieri, portant des sabres, font une charge de cavalerie sur la piste. Les spectateurs arrivent tôt le matin, et emplissent le centre de la place, à l'intérieur de la piste jusqu'à saturation. Des places assises, vendues longtemps à l'avance, peuvent également être présentes. Il est également possible de louer des places sur les balcons des immeubles environnants. Vue de la Piazza del Campo, ou le Palio est couru.

La course est annoncée à 19h30 en juillet et à 19 heures en août, avec la détonation d'une charge explosive. Les protagonistes, qui montent à cru, font trois tours de la place. Au départ, seuls neuf chevaux peuvent être alignés sur la même ligne, le dixième (appelé rincorsa) part derrière les neuf autres. Le départ est donné par le Mossiere, qui doit attendre que tous les chevaux soient en position. Quand cela est (difficilement) fait, il actionne un mécanisme qui enlève le canapo (la cordelette de départ). Sur la piste, dangereusement glissante, les cavaliers ont le droit de se servir de leur cravache pour frapper les autres chevaux et cavaliers. Le vainqueur, est le premier cheval, qui termine la course avec ses ornements de têtes intacts. Il n'est pas nécessaire que le cavalier termine la course (ce qui est fréquent). Le perdant de la course est le quartier qui finit second et non pas dernier. Le vainqueur reçoit un drapeau en soie peinte, appelée palio, conçue spécialement pour chaque course. Quoique l'enthousiasme après la victoire soit extrême, la remise des prix est immédiate. Des bagarres entre partisans de différents quartiers se produisent parfois.

Les perdants sont souvent ridiculisés par les vainqueurs.