Palou, vencedor dos dois últimos campeonatos da IndyCar, protagonizou uma exibição de estratégia e eficiência neste circuito de rua da Flórida, onde nunca havia vencido antes.
"É muito bom, estou super feliz. Este é um lugar onde tivemos dificuldades no passado, especialmente eu. Por isso, é ótimo começar agora com uma vitória", disse o espanhol à Fox.
O piloto de 27 anos da Chip Ganassi Racing saiu do oitavo lugar da grelha para assumir a liderança a 20 voltas do fim.
Alex tinha uma vantagem de quatro segundos sobre Josef Newgarden (Team Penske), mas o americano reduziu-a para menos de um segundo nas últimas 10 voltas.
O espanhol resistiu ao ataque de Newgarden, bicampeão da IndyCar, e foi ultrapassado na última volta pelo veterano neozelandês Scott Dixon, seis vezes vencedor do título.
Com o segundo lugar de Dixon, a equipa Chip Ganassi conquistou os dois primeiros lugares do pódio em São Petersburgo, a corrida de abertura de um calendário de 17 corridas.
O mexicano Pato O'Ward, vencedor do ano passado neste local, terminou em 11.º lugar depois de largar em 23.º.