Новый римский император Аврелиан (270√275 гг.) вступил с ней в переговоры, а сам между тем готовил грандиозную экспедицию. Уже через полгода в Египте начались военные действия, принесшие римлянам быструю победу. В 272 г. войска Зенобии в результате предательства были окончательно разбиты, сама она бежала в Пальмиру. Римляне осадили город. Ночью царица бежала из города на верблюде, надеясь добиться помощи у персов, и добралась до Евфрата, но была схвачена. Пальмира сдалась и была разграблена римскими легионерами. Зенобия, закованная в золотые цепи, проследовала по улицам Рима в процессии триумфа за колесницей Аврелиана. Бывшую императрицу пощадили, и до конца своей жизни она прожила на одной из вилл под Римом. Сенат иронизировал над тем, что Аврелиан победил женщину. ╚Если б вы знали, что это за женщина!╩ ≈ отвечал на это император.
Систематические раскопки Пальмиры начались в середине 1920-х гг. и продолжаются до сих пор. Значительная часть города все еще скрыта под песком, но то, что доступно взору, поражает воображение.
Главное сооружение ≈ величественный храм бога Бела. Несмотря на сильные разрушения, храмовый ансамбль является наиболее сохранившимся из подобных на Ближнем Востоке. Он уникален тем, что в его архитектуре традиционные античные черты сочетаются с восточными. Идущая от храма Большая колоннада протянулась на 1100 м. Подобная колоннада ≈ типичное украшение древнеримских городов. Мало где она сохранилась так хорошо, как в Пальмире. Наиболее впечатляющая часть начинается у триумфальной арки ≈ ╚визитной карточки╩ Пальмиры. Театр, бани Диоклетиана, агора (рынок), несколько храмов воссоздают атмосферу начала нашей эры. Возле агоры в 1881 г. русский путешественник-востоковед князь Семен Абамелек-Лазарев обнаружил каменную стелу 4,8×1,75 м ≈ знаменитый Пальмирский тариф. Стела содержит написанные на греческом и пальмирском (вариант арамейского) языках решения местного сената о налогах, которыми облагались горожане (например, за пользование водой из источника), таможенных пошлинах, ценах на основные товары. Из текста видно, что тесные торговые отношения связывали Пальмиру с Персией, Финикией, Аравией, Египтом и даже Индией. В 1882 г. турецкие власти разрешили Абамелек-Лазареву приобрести стелу. С 1901 г. Пальмирский тариф находится в Санкт-Петербурге, в Эрмитаже.