Po śmierci Odenata władzę po nim objęła jego żona [[Septymia Zenobia|Septimia Zenobia]] w imieniu małoletniego syna [[Waballat]]a<ref>{{Cytuj książkę | autor = Timothy E. Gregory | tytuł = Historia Bizancjum | strony = 29}}</ref>. Zenobia była ambitną regentką i kontynuowała ekspansywną politykę swego męża. Najpierw podbiła [[Starożytny Egipt rzymski|Egipt]] na czele siedemdziesięciu tysięcy żołnierzy, a następnie ruszyła ku Azji Mniejszej. Celem Zenobii było przeniesienie stolicy kraju do [[Antiochia|Antiochii]]<ref>{{Cytuj książkę | autor = Józef Wolski | tytuł = Historia Powszechna. Starożytność | strony = 451}}</ref>. Cesarz [[Lucjusz Domicjusz Aurelian]] odbił te tereny, a Zenobia została opuszczona przez dotychczasowych stronników. Na zorganizowany opór cesarz natrafił w Antiochii, ale pokonał wrogie oddziały, w tym także żołnierzy rzymskich, którzy przeszli na stronę Palmyry. Następnie Aurelian dokonał pozorowany odwrót, by później zająć [[Hims|Emesę]]. Jako ostatnia została zdobyta sama Palmyra w 272. Zenobia próbowała uciec, ale została pojmana<ref>{{Cytuj książkę | autor = Timothy E. Gregory | tytuł = Historia Bizancjum | strony = 31}}</ref>. Później doszło jeszcze do buntu Palmyry, w wyniku którego nowym cesarzem obrany został inny syn Zenobii [[Septimius Antiochus]]. Ostatecznie także i on został dość szybko pokonany<ref>Pat Southern, Empress Zenobia: Palmyra's Rebel Queen, s. 152</ref>. Zwycięski Aurelian postanowił zniszczyć miasto i rozebrać jego mury, co stanowiło cios dla tamtejszego handlu ze Wschodem.
