Celebrata ogni anno il cinquantesimo giorno dopo Pasqua (Pentecoste) in memoria della discesa dello Spirito Santo sugli Apostoli e la Vergine raccolti in preghiera nel Cenacolo, la Palombella è una festa che ha radici storiche profonde ad Orvieto. Già nella seconda metà del XIV sec. (1387) e nei primi anni del XV sec. se ne trovano testimonianze nei documenti dell'Archivio dell'Opera del Duomo, come l'annotazione della spesa pro una colomba (1404) e la registrazione di un'uscita di "13 soldi e sei denari per l'acquisto di una colomba bianca per fare la rappresentazione dello Spirito Santo e di rose e fiori per il giorno della Pentecoste" (1447).
Anticamente questa solennità era celebrata con una sacra rappresentazione in versi; dopo il volo della colomba all'interno della cattedrale, era inscenato il momento successivo la discesa dello Spirito.
L'attuale cerimonia è legata alla nobildonna Giovanna Monaldeschi della Cervara che la istituì nel 1524, destinandole un lascito affinchè potesse ripetersi ogni anno.
Inizialmente la celebrazione avveniva all'interno del Duomo: da un pannello raffigurante le nuvole con i volti degli angeli, dipinto da Pietro Castellucci nel 1710 ca su commissione del Camerlengo dell'Opera, scendeva la colomba diretta verso un'altra macchina, che rappresentava il Cenacolo, prima sospesa in aria tramite una corda robusta, poi fissata a quattro colonne.
Fonti ottocentesche riportano che in prossimità del tetto della cattedrale era posto "un casotto" in cui era sistemata una "roccia rotonda vuota al centro" con la colomba bianca, contornata di botti, la quale, al suono del Veni Creator Spiritus discendeva fino al Cenacolo, ornato di fiori e collocato davanti all'altare maggiore.