Echinocereus palmeri crece en solitario o con algunas ramas laterales y forma una raíz principal fuertemente engrosada.
El tallo verde oscuro, con brotes ovados a cilíndricos se estrecha en su cabeza hacia atrás y tiene señalados constricciones inducidas por el nuevo brote anual.
Tiene seis a doce bajas costillas como aletas presentes que son difícilmente tubérculos.
Las ereolas contienen una o dos, pocas veces hasta tres, delgadas y ascendentes espinas centrales son de color marrón a negro con una longitud de 1 a 2 centímetros.
palmeri: epíteto otorgado en honor del botánico inglés Edward Palmer (1831–1911).