Η εικόνα της Παναγίας Παλαιολογίνας είναι τοποθετημένη στο Καθολικό της Ιεράς Μονής Γρηγορίου. Έχει επιτελέσει πολλά θαύματα, το σημαντικότερο εκ των οποίων συνδέεται με την πυρκαγιά που είχε ξεσπάσει το 1761 στη μονή. Οι φθορές που προκλήθηκαν ήταν ανυπολόγιστες, καθώς ολόκληρος ο ναός είχε παραδοθεί στις φλόγες. Όταν μετά το πέρας της πυρκαγιάς η εικόνα βρέθηκε άθικτη, οι μοναχοί δόξασαν την Παναγία για το θαύμα, καθώς απέδειξε για άλλη μια φορά την παρουσία και τη φροντίδα της προς την αγιορειτική κοινότητα.
Όσον αφορά την ονομασία της, αυτή προέρχεται από το πρόσωπο που δώρισε την εικόνα στη μονή. Η Μαρία Ασανίνα Παλαιολογίνα, σύζυγος του κτήτορα της μονής, αφιέρωσε την εικόνα στο μοναστήρι το 1497. Εξού και το προσωνύμιο «Παλαιολογίνα».
Σχετικά με τον εικονογραφικό της τύπο, η εικόνα ακολουθεί το πρότυπο της Παναγίας Οδηγήτριας. Η Θεοτόκος κρατάει τον Ιησού στο αριστερό της χέρι, ενώ το δεξί είναι τοποθετημένο στο ύψος του στέρνου. Το Θείο Βρέφος, είναι καθισμένο στην αγκαλιά της Μητρός του. Στο αριστερό του χέρι κρατάει κλειστό ειλητάριο, ενώ με το δεξί ευλογεί τους πιστούς. Τα δύο πρόσωπα είναι στραμμένα προς τους πιστούς. Παρά τη βαθιά και κατανυκτική ομορφιά των χρωμάτων, του πορφυρού ενδύματος της Θεοτόκου, του χρυσού μανδύα του Ιησού και του μπλε φόντου, η εικόνα έχει επενδυθεί με ασημένιο κάλυμμα, από το οποίο εξαιρούνται μόνο τα πρόσωπα και τα χέρια των μορφών. Ωστόσο, το κάλυμμα είναι εξίσου περίτεχνα διακοσμημένο με πολύτιμους λίθους και ανάγλυφη επιφάνεια που αναδεικνύει τα πλουμίδια, τις πτυχώσεις των ρούχων, ενώ επίσης κοσμεί τα φωτοστέφανα με ισχυρές ασημένιες ακτίνες.
Στο κάτω μέρος του πλαισίου υπάρχει αναφορά στον δωρητή και την ιστορία της εικόνας.
