Ambas as formas, «palestrar» e «proferir palestra», são correctas, embora a última seja considerada um pouco rebuscada.

O verbo palestrar significa «manter palestra, conversar», e o substantivo (nome) palestra é, neste contexto, «conferência ou debate sobre tema cultural ou científico».

Assim, parece-me que, se se quiser utilizar uma linguagem mais cuidada, é preferível a forma «proferir uma palestra», deixando a forma «palestrar» para situações mais coloquiais.

[Fonte: Dicionário Eletrônico Houaiss]