Do vlasti se vrátil v srpnu 1920 a rozhodl se pro dráhu vojáka z povolání. Téměř deset let strávil u pěšího pluku v Chomutově. Počátkem 30. let byl přemístěn do Prahy ke 2. oddělení Hlavního štábu, tedy k vojenské zpravodajské službě. Operativně pracoval především proti Německu. Dne 14. března 1939 byl jedním z deseti zpravodajských důstojníků, kteří spolu s plukovníkem Františkem Moravcem odletěli z ohrožené vlasti do Londýna.
Již počátkem května 1939 se stal zástupcem velitele předsunuté ústředny KAREL, která až do června 1940 vedla z Paříže zpravodajskou činnost proti Německu. Po pádu Francie se v rámci čs. zpravodajské služby v Londýně stal přednostou šifrové skupiny a počátkem července 1942 převzal vedení Zvláštní skupiny D. Až do konce války řídil výcvik parašutistů a odesílání výsadkových skupin z Velké Británie do vlasti. Díky lidskému přístupu a porozumění získal mezi parašutisty přezdívku „Táta Palec“.
Po válce se stal zástupcem přednosty zpravodajské služby, avšak již na podzim 1945 jej tohoto místa na nátlak komunistů zbavili. Byl pak pověřen vedením příprav pro vznik výsadkového vojska. K němu došlo po řadě peripetií až v říjnu 1947. Karel Paleček byl při výstavbě nové zbraně považován za zastánce „západní“ britské koncepce, kterou prosazoval na úkor sovětské, takže jeho jmenování brigádním generálem nedlouho po únorovém převratu v roce 1948 bylo jen projevem jisté setrvačnosti. Již v listopadu 1949 byl zatčen a Státní soud jej ve vykonstruovaném procesu odsoudil na devět let do vězení. Z kriminálu jej vysvobodil až pád Bedřicha Reicina. Spolu s Palečkem byli souzeni také bývalí parašutisté z Velké Británie Rudolf Krzák, Jan Bartejs a Jaroslav Klemeš. V květnu 1952 byl propuštěn a zbaven všech obvinění. Vrátil se však s trvale podlomeným zdravím, které bylo nakonec příčinou jeho předčasné smrti. Zemřel 12. března 1962 v Praze.
Napsáno pro rubriku Kalendář hrdinů Lidových novin a serveru Lidovky.cz, kde byl text zveřejněn 2. března 2018