Alppihiihdon maailmancupissa Paloniemi kilpaili ensimmäisen kerran Levillä marraskuussa 2010.[5] Maailmancupissa Paloniemi sijoittui parhaimmillaan sijalle 17 Schladmingin pujottelun maailmancupin finaalissa maaliskuussa 2012.[5][6] Cupin finaalissa pisteitä saa vain 15 parasta,[7] joten ensimmäiset maailmancup-pisteensä Paloniemi sai oltuaan 24:s Levin pujottelussa marraskuussa 2012.[8]
Seuratasolla Paloniemi edusti Ruka Slalomia ja valmentajana toimi hänen isänsä Martti Paloniemi.[2][9] Hänet valittiin Suomen vuoden nuoreksi urheilijaksi 2012.[9]
Paloniemi ilmoitti lokakuussa 2016 lopettavansa uransa jatkuvien loukkaantumisten vuoksi.[10]
