Históricamente ha sido la minería la principal actividad económica de la localidad de Palomar de Arroyos durante todo el siglo XX, pero la actividad minera esta zona ya es nombrada por sus yacimientos de carbón y azabache. En 1607 Juan Bautista Labaña cita la extracción de azabache en Utrillas y Montalbán. En 1798 Ignacio de Asso habla de excavaciones antiguas y recientes de azabache en Montalbán y las aldeas próximas. Pero va a ser en el siglo XIX con el empleo del lignito como combustible doméstico y para las primeras industrias, cuando comienza a explotarse zonas de Aliaga, Utrillas y Escucha. Con la creación de Minas y Ferrocarriles de Utrillas (MFU) a principios del siglo XX comienzan a adquirir antiguas concesiones y explotarlas de una manera mucho más industrial. Con la creación del ferrocarril de Utrillas a Zaragoza, la mayor parte de la producción va a salir con destino a Zaragoza. Muchos de los pueblos cercanos a Utrillas van a tener población trabajando en las diversas minas abiertas en este momento. También se construyó la central térmica de Utrillas que entró en funcionamiento en 1930. En la década de los sesenta la empresa minera Carbonífera de Palomar explota en el municipio tres minas. Minas Palomar S.A. es otra empresa minera que explota la Mina La Serrana. La concesión es de 1917 extrayéndose mineral a pequeña escala, pero en 1962 Minas Palomar S.A. comenzó la explotación de la Mina Vieja con planos inclinados. En 1970 se inauguró la central térmica de Escucha, a la que se llevaba la mayor parte del carbón de Palomar En 1980 se inició el trabajo en la Mina Nueva con plano inclinado. Con el cierre de las minas de interior comenzó la explotación a cielo abierto, denominada Ernesto Ferrer, que ocupaba terrenos de la Mina Vieja. La explotación se cerró en 1995 definitivamente. Las minas se sitúan a unos 800 metros del casco urbano de Palomar en dirección a Escucha.

A pesar de que las condiciones agroambientales del territorio limitan el desarrollo de las actividades agrícolas -imposibilitando el desarrollo de una agricultura intensiva-, la localidad mantiene, según datos del último censo agrario, en torno a 850 ha ocupadas por tierras de labor, lo que supone apenas el 25% del total de la superficie municipal. El número de explotaciones agrarias alcanza las 23, todas ellas de carácter familiar. En lo que respecta a los cultivos hay que destacar la producción de herbáceos, con casi el 90% de las hectáreas ocupadas tanto por cereales de invierno -como la cebada o el trigo- y por terrenos destinados a barbechos y retirada de tierras.

Mayor importancia alcanzan las actividades ganaderas. Palomar de Arroyos cuenta con una cabaña ganadera que supera las 3.000 cabezas, la inmensa mayoría de ellas de ovino, la principal orientación ganadera no solo de la localidad sino del conjunto de la comarca.

El resto de actividades económicas presentes en la localidad se distribuyen entre 19 actividades distribuidas en los sectores agropecuario (7 actividades), construcción (3) y servicios (9).