År 1943 begärde Palm tjänstledigt[4] för att arbeta under Carl Petersén vid C-byrån, en hemlig underrättelseorganisation inom det svenska försvaret under andra världskriget. C-kontorets uppgift var att sköta utrikes underrättelseinhämtning. Han blev chef för verksamheten 1946[3] och avdelningen bytte samtidigt namn till T-kontoret. Under det kalla kriget ingick Palm i ledningen för den svenska Stay-behind-organisationen.[5] Palms arkiv från tjänsteåren förvaras på Krigsarkivet och är numera till största delen tillgängligt[6]. År 1965 slogs det utrikesinriktade T-kontoret samman med det inrikesinriktade B-kontoret och blev Försvarsstabens särskilda byrå (mer känt som IB). B-kontorets chef Birger Elmér övertog ledningen för den sammanslagna organisationen. Palm övergick till Militärhögskolan där han var forskningschef 1965–1972.[4]
Palm gifte sig 1933 med Elisabeth Wrangel (1905–2001), dotter till professor Ewert Wrangel och friherrinnan Ingrid Hermelin. Han var far till Anders (född 1933), Ebba (född 1936), Hedvig (född 1938) och Brita (född 1942).[2] Makarna Palm bosatte sig i Östra Ryd, Söderköpings kommun i samband med Thede Palms pension.[3] Palm avled 1995 och vilar på Östra Ryds kyrkogård.