パルミラ帝国
アウレリアヌスは後を追って、アンティオキアを占領した。ローマ軍はここで再編を行い、ダフィネに駐屯していたパルミラ軍の守備隊を撃破し、さらに南進してアパメアに向かい、さらにエメサへ進んでゼノビア軍を再びエメサの戦いで破った。ついにゼノビアは首都パルミラに追い詰められた。アウレリアヌスは砂漠を進む過程でゼノビアに忠誠を誓うベドウィンの襲撃に悩まされながらもパルミラにたどり着いた。市門の前まで達したアウレリアヌスは直ちにベドウィンと交渉し、ゼノビアを裏切らせるとともに水と食料を手に入れた。パルミラの包囲は272年夏に始まり、アウレリアヌスはゼノビアに自ら直接降伏してくるよう求めたが、拒絶された。ローマ軍は数度にわたり市内に突入しようとしたが、そのたびに撃退された。とはいえ状況はパルミラ側にとって悪くなるばかりであったので、ゼノビアはパルミラを脱出して東方に向かい、ペルシア人の支援を取り付けようとした。しかしローマ軍がこれを追撃して、ユーフラテス川近くでゼノビアの身柄を確保し、皇帝の下へ連行した。まもなくパルミラ市民は和平を請い、街は降伏した。