בשנת 260 חוותה האימפריה משבר נוסף עם נפילתו בשבי והוצאתו להורג של הקיסר ולריאנוס על ידי שאפור הראשון שליט האימפריה הססנית. משבר זה הביא להתפוררות השפעתה של רומא בפרובינציות המזרחיות ועלייתה של העיר תדמור לדרגת ישות עצמאית ששלטה ללא מצרים באזור הסהר הפורה. תחילת המהפך הייתה במינוי ספטימיוס אודינטוס כנציב הפרובינקיה הרומית סוריה-פיניקיה, הוא הצליח להנחית ניצחון מכריע על הססנים ולהדוף אותם. בשנת 267 נהרג ספטימיוס אודינטוס במהלך ריב משפחתי ואשתו זנוביה תפסה את השלטון בעיר ובצבא. המלכה זנוביה וצבאה ניצלו את הכוח הרב שהיה בידיהם ואת חולשת האימפריה הרומית והאימפריה הססנית והכריעו בתוך שנתיים את הפרובינקיות הרומיות במזרח והעמידו אותן תחת שלטון העיר תדמור.
במערב נפרדה האימפריה הגאלית מהאימפריה הרומית, קצינים רומאיים ניצלו את מתקפות השבטים הגרמניים, בשנת 260 קרע פוסטומוס את שטחי הפרובינקיה גאליה והכריז על עצמו קיסר בנצלו את התוהו שעוררו הפלישות מהבלקן והצורך להגן על איטליה גופה.
ביסוס השלטון.
אורליאנוס נאלץ בתחילת שלטונו להתמודד עם מספר טוענים לכתר, קצינים רומאיים מהפרובינקיות שניסו לנצל את התוהו ואף הריק השלטוני של תחילת ימי אורליאנוס על מנת להתמודד על תואר הקיסר או לכל הפחות לקרוע נתחים מהאימפריה. ספטימוס שתבע את תואר הקיסר מהפרובינקיה דלמטיה, בשנת 271 הוצא להורג על ידי חייליו, אורבנוס היה מורד אחר שנכשל בניסיונו. הקשה שבאתגרים לשלטונו של אורליאנוס הגיע בשנת 271 (או על פי מקורות אחרים בשנת 274) מתוך רומא על ידי פקיד בשם פליסימוס שהיה אחראי על המטבעה של רומא. פרטי המרד אינם ברורים לחלוטין אך ככל הנראה אורליאנוס האשים את הפקיד הבכיר בכישלון וכתוצאה מכך הסית הפקיד את עובדי המטבעה לשביתה ולמהומות שהתפשטו על גבעת הקפיטולין ואליהם הצטרפו מתנגדים לשלטונו של אורליאנוס מקרב הסנטורים, בפעולה מהירה וחסרת רחמים הצליח אורליאנוס לדכא את המרידה, הפעולה גבתה מחיר דמים כבד ועל פי מקורות רומאיים נהרגו 7000 חיילים ומורדים. המטבעה הפסיקה את פעילותה לזמן מה ופעולתה חודשה רק לאחר הרפורמות המוניטריות של 274.
במקביל, הדף אורליאנוס את השבטים הגרמנים הוונדאלים וסרמטים ששלטו על חלקים מאיטליה, בשנת 271 נתקל בצבא גדול של אלמאנים שנכנסו לאיטליה לאורך ערוץ נהר הפו ובמתקפה חפוזה נכנס למארב שגבה מצבאו קורבנות כבדים, למרות זאת המשיך הצבא הרומאי במרדף אחרי הפולשים תוך שהוא אוסף כוחות בדרכו, בקרב פאנו נפגשו הצבאות בשנית כשהם שווים בכוחם מבחינה מספרית, אורליאנוס תמרן את צבאו כך שהגרמנים נלכדו עם גבם לנהר והצליח להביס את הפולשים.
בגלל האיום הביטחוני שנשקף לאימפריה הרומית, החליט אורליאנוס בשיתוף עם הסנאט לבנות את החומה הידועה בשם חומת אורליאנוס שתקיף את העיר רומא. החומה נועדה להקיף את רוב העיר, ואורכה 19 קילומטר בקירוב ובתוכה שטח של 12.3 קילומטר, עוביה 3.65 מטר וגובהה 6 מטר בערך. לאורך החומות היו 18 שערים ו-382 מגדלים. העבודות על החומה החלו בשנת 271 ונמשכו כעשר שנים, גם לאחר מותו של אורליאנוס. החלטה נוספת שנבעה משיקולים ביטחוניים הייתה לוותר על דקיה, שהפכה לפרובינקיה בשנת 106 לספירה בידי הקיסר טראיאנוס. הכוחות הרומאיים נסוגו דרומה והתמקמו מדרום לדנובה, שם הוקמה פרובינקיה שנקראה דקיה, ששטחיה הורכבו מחלקים של מואסיה, דרדניה ותרקיה.
המלחמה נגד זנוביה מלכת תדמור.
בשנת 272 הסב אורליאנוס את תשומת לבו לפרובינציות המזרחיות שהיו תחת שלטון האימפריה של תדמור בשליטת המלכה זנוביה. בדרכו לאסיה הוא השמיד צבא של 5,000 גותים סמוך לדנובה, והוסיף לרשימת תאריו 'גותיקוס מקסימוס'. כשאורליאנוס הגיע לביזנטיון נסוג הצבא התדמורי לסוריה. רוב הערים פתחו את שעריהם לפני אורליאנוס, העיר טיאנה שבדרום קפדוקיה סירבה לפתוח את שעריה ונכבשה בכוח, בניגוד למנהגו ולמסורת הרומית לא נהרסה העיר, האגדה מספרת כי חיזיון שראה אורליאנוס מנע את ההרס.
זבדס המצביא של צבא תדמור החליט לרכז את צבאו באנטיוכיה, בקרב שנערך בין חילות הפרשים של הצבא התדמורי והצבא הרומי נוצחו הפרשים התדמוריים, אורליאנוס נכנס לעיר כמשחרר והודיע על חנינה לכל אלה שתמכו בתדמורים. הקרב המכריע נגד צבא תדמור נערך במבואות העיר אמסה, בסיכומו של יום הקרב הוכה צבא תדמור אך במחיר כבד לצבא הרומי. בגלל האבדות הקשות הציע אורליאנוס לזנוביה תנאי כניעה נדיבים, אך היא דחתה אותם. בצעד של יאוש, כאשר תדמור נמצאת תחת מצור רומאי, ניסתה זנוביה לצאת מהעיר בדרכה לכוון האימפריה הססנית כדי לבקש עזרה, היא נתפסה בידי פלוגת פרשים רומיים והובאה לפני אורליאנוס. לאחר חצי שנה של לחימה בלתי פוסקת נכבשה כל האימפריה התדמורית. העיר פתחה את שעריה וחיל מצב רומאי הוצב במקום.
אורליאנוס הוסיף לשמו את התואר 'פרתיקוס מקסימוס' שמציין את הניצחון על הפרתים. בסתיו 272 הוא נלחם נגד הקרפים בגדה הצפונית של הדנובה, והוסיף לשמו את התואר 'קרפיקוס מקסימוס'. באותו זמן הגיעו אליו ידיעות על המרד בתדמור. חיל המצב הרומי בעיר נטבח, וצעיר בשם אנטיוכוס הוכתר כמלך תדמור. המרד התפשט למצרים, אדם בשם פירמוס שהיה אחד מעשירי אלכסנדריה, הכיר במלכותו של אנטיוכוס והפסיק את משלוחי התבואה לרומא, תוך מספר שבועות החל המחסור בלחם להיות מורגש ברומא עצמה. אורליאנוס חזר לסוריה וכבש את תדמור, העיר נבזזה וחומותיה נהרסו. אורליאנוס המשיך מסוריה למצרים ולאחר מצור קצר על אלכסנדריה הצליח להביס את המורדים להשתלט על מצרים, ולהשיב את הפרובינציות המזרחיות לשליטתה המלאה של האימפריה הרומית, לאחר פרישה של עשר שנים.
כיבוש גאליה.
בשנת 274 כשהוא עטור בהילת ניצחונותיו במזרח הפנה אורליאנוס את תשומת לבו ל"אימפריה הגאלית" שבמערב, פרובינציה מורדת זו כבר קטנה בממדיה כתוצאה ממאמציו של קלאודיוס השני והעומד בראשה, טטריקוס היה מוכן בשלב זה לפתרון שיבטיח את שלומו האישי וישמור על כבודו מאידך, אך לא היה יכול להרשות לעצמו כניעה ללא תנאי בפני אורליאנוס. ככל הנראה שני השליטים הגיעו להסכמה ועל פיה נפגשו שני הצבאות בשאלון-אן-שמפאן (Châlons-en-Champagne), בצפון מזרח צרפת ואז ערק טטריקוס לצד הרומאי אירוע שנתן אות להתקפת פתע על המחנה הגאלי, למרות הבגידה הברורה המשיכו החיילים הגאלים להילחם עד הסוף המר. טטריקוס לעומת זאת הובל לרומא וזכה להתמנות למושל דרום איטליה. אורליאנוס קיבל את התואר "מציל העולם" (לטינית: Restitutor Orbis) מידי הסנאט ולא בכדי, בתוך 4 שנים של לחימה עיקשת הוא הצליח להכות בכל אויבי רומא, להדוף אותם מחוץ לגבולות האימפריה ולאחד את הטריטוריות שנקרעו מגופה. בפרספקטיבה היסטורית, מעשיו של אורליאנוס היו בעלי תרומה מכרעת לעובדה שהאימפריה הרומית התקיימה במשך 200 השנים שלאחר מותו.
מותו של הקיסר.
בשנת 275 יצא אורליאנוס למערכה צבאית חדשה, תחילה בגאליה שם הוא הכניע מרידה של שבטים גרמניים ולאחר מכן הוא יצא למלחמה כנגד בהרם הראשון מלך האימפריה הססנית המוחלשת. הקיסר הרומאי לא זכה לחצות את הגבול בין אירופה לאסיה, אחד ממזכיריו שידוע בשם ארוס חשש לחייו מאחר שנתפס בדבר שקר ולפיכך זייף מסמך ובו רשימת חיסול לכאורה של קצינים ופקידים בכירים שהקיסר חפץ במותם וניסה לשכנע את האנשים האלה כי אורליאנוס מתכנן לרצוח אותם. החשש מידו הקשה של הקיסר הביאה את מפקדי המשמר הפרטוריאני לחשוש כי המסמך אכן מסמן אותם כמטרה לחיסול והם רצחו את אורליאנוס בספטמבר 275.
ככל הנראה תפסה אשתו של אורליאנוס אולפיה סברינה את מושכות השלטון ואף שלטה באימפריה לתקופה קצרה לאחר הרצחו של אורליאנוס, בין יתר פעולותיה היא יזמה הכרזה על בעלה המנוח כאל על ידי הסנאט.
רפורמטור.
אורליאנוס אחראי למספר רפורמות ברומא, הוא היה ידוע כמנהלתן קפדן שאיננו סובל שחיתות ואוזלת יד ואדם קשוח שמעניש את העבריינים בחומרה. הוא ארגן מחדש את מערכת אספקת המזון ברומא, וקבע מערכת מחירים למוצרים בסיסיים. אך שמו נקשר בעיקר ל 2 רפורמות אחת בתחום הדת והשנייה בתחום המוניטרי.
רפורמה דתית.
אורליאנוס הציב בשנת 274 במקום מרכזי של הפנתיאון של האלים הרומאיים את סול אינוויקטוס, אל השמש "הבלתי מנוצח" ככל הנראה על בסיס האל הרומאי סול והאל הסורי אלגבל (שהיה ידוע בתקופה הרומית כ אלגבלוס). הסיבה העיקרית למעשה זה, העוברת כחוט השני בכל מעשי אורליאנוס היא רצונו באיחוד של כל האלמנטים באימפריה הרומית, בהצבת אל השמש בראש הוא קיווה לתת לכל המאמינים באימפריה ללא הבדל מעמד או עיסוק אל אחד בו הם יכולים להאמין ואותו הם יכולים לעבוד מבלי שיהיו חייבים לזנוח אמונות קודמות, את מרכז הפולחן החדש קבע אורליאנוס בקמפוס אגריפה במקדש מפואר שקושט בשלל שנאסף במסגרת מסעו לתדמור. תפיסה זו שכרכה אל אחד עם אימפריה באה לידי ביטוי במוטו על גבי מטבעות שנשאו את דיוקנו עם הכיתוב "אל ושליט מלידה" (לטינית: deus et dominus natus) ושוכללה לאחר מכן על ידי קונסטנטינוס. אל השמש סול המשיך להיות אלוהות רומאית מרכזית עד לאימוץ הנצרות כדת הרשמית של האימפריה הביזנטית.
רפורמה מוניטרית.
רפורמה חשובה נוספת שיזם אורליאנוס הייתה רפורמה בתחום הטבעת מטבעות של האימפריה, רפורמה זו נועדה לעצור את ההידרדרות בתקן של תכולת המתכות היקרות במטבעות רומאיים, שבעקבות מצבה הכלכלי של האימפריה הכילו פחות זהב או כסף ממשקלם הנקוב. אורליאנוס עמד על הנפקת מטבעות העומדים בתקן ויזם הנפקת מטבעות מסוג אנטוניניאנוס המכילים 5% כסף והשאר ברונזה. על מנת לקדם את הרפורמה פקד אורליאנוס על איסוף המטבעות הישנים בטרם הונפקו המטבעות החדשים.
ארנסט האמינגווי