Царица Зенобия – властная, образованная и смелая – решила воспользоваться моментом и вторглась в Египет. Разбив там римские войска, она получила богатую долину Нила с её запасами хлеба, а затем в упоении от успехов проникла в Малую Азию вплоть до Босфора. Авторы «Истории императоров» утверждают, что Зенобия была «необыкновенной красоты, с матовой кожей, чёрными глазами и зубами белыми, как жемчуг». Она слыла прекрасной наездницей и могла без отдыха совершить дневной переход вместе с солдатами. В блестящем шлеме и пурпурных одеждах она скакала впереди войска в ходе сражений.
Новый римский император Аврелиан вступил с ней в переговоры. А Пальмира объявила себя независимой и стала чеканить монеты с изображением царицы и её сына. Тогда Аврелиан вошёл в Египет, одержав быструю победу над отрядами Зенобии. И вскоре во главе крепкого войска дошёл до Сирии. Царица с главными силами ждала в Антиохии (нынешняя Антакья в Турции). Заклятый враг Рима – персидский царь Шапур I, нарушив слово, не выдвинулся ей на помощь. Пытаясь поднять дух подданных, Зенобия и её сын Вахбаллат присвоили себе титулы римских императоров «Август» и «Августа», т.е. «Священные», чем привели в бешенство Аврелиана. В сражении под Эмессой в 272 году войска Зенобии были разбиты. Царица бежала на верблюде и, надеясь всё же на помощь персов, добралась до Евфрата, но была схвачена. Вахбаллат же скрылся на землях, которые ныне относятся к современной Армении. Пальмира сдалась.
Зенобия, закованная в золотые цепи, осенним днём 274 года проследовала по улицам Рима в процессии триумфа Аврелиана вслед за его колесницей. Бывшую императрицу пощадили, и до конца жизни она находилась на одной из вилл в Тиволи под Римом. Сенаторы насмехались над Аврелианом: мол, что за доблесть – победить женщину! «Если б вы знали, что это за женщина!» – отвечал император. Часть добычи от разграбления римлянами Пальмиры пошла на храм Непобедимого Солнца, возведённый Аврелианом в Риме.