
De Byzantijnse periode eindigde met een dramatische verovering door de Arabieren. De stad verloor vrijwel al haar 70.000 burgers bij het beleg dat ongeveer een jaar duurde. Het bloedbad markeerde ironisch genoeg echter een periode die grootste bloeitijd uit de geschiedenis van de stad zou worden.
De Arabieren maakten van Palermo een centrum van Arabische kunst en cultuur dat zich prima kon meten met hun moedersteden Caïro, Bagdad en Cordoba. De tot 'Balerm' herdoopte stad werd zelfs tot hoofdstad gemaakt van een emiraat hetgeen voor de status van Siracuse als belangrijkste stad van het eiland de doodsteek betekende. Palermo had die fakkel definitief overgenomen nu het na Constantinopel zelfs de belangrijkste stad in Europa was geworden.
In de tiende eeuw was de voormalige paradijselijke kustvallei een metropool geworden waar ruim 300.000 mensen woonden en met een haven waar de schepen met tientallen tegelijk in- en uitvoeren.
Wie zich een voorstelling wil maken van het Palermo uit die tijd moet vooral denken aan de steden zoals we die nu nog aantreffen in het Midden-Oosten. Smalle straatjes gevuld met kleine kraampjes waar voedsel en gebruiksvoorwerpen worden verkocht.
De belangrijke haven zorgde voor een kosmopolitische uitstraling. In de straten van Palermo kwamen alle talen en culturen uit het Middellandse-Zeegebied bij elkaar. Veel huizen hadden balkons en platte daken en waren gebouwd in een stijl die gedomineerd werd door de klassieke Arabische boog en versierd met talrijke Moorse ornamenten.
Verder waren er veel badhuizen met kleine omzuilde binnenplaatsen en vooral veel moskeeën. Gezegd wordt dat Palermo ooit meer dan 200 moskeeën kende. Gezien vanaf de heuvels moet de stad in die tijd met al die minaretten op een gigantisch speldenkussen hebben geleken.
De latere heersers over de stad hebben helaas weinig heel gelaten van de erfenis van de Arabieren. De kruistochten zouden de haat tegen de Arabieren zodanig opvoeren dat alles wat maar enigszins aan hen deed denken, consequent werd vernietigd.
Niet één moskee overleefde deze periode. Wat wel bleef is de vorm van de stad: de haven in het oosten (nog steeds Cala geheten, naar het Arabisch), ten zuiden daarvan de Kalsa waar de Sultan met zijn hofhouding huisde en in het westen de citadel die later werd vervangen door het Noormannenpaleis. De Corso Vittoria Emanuele, de weg die het centrum van Palermo in tweeën deelt, is ook een overblijfsel uit de Arabische periode.