两军会战之地为安塔基亚（安提阿）郊外的欧罗登斯河平原。帕尔米拉部队主力为重装骑兵，而罗马则为轻骑兵。罗马军以诱敌的战术，佯装惧怕对方而逃入河中逃逸，待帕尔米拉趁势挺进之时，理伏在山丘后方的罗马部队一涌而上，反倒以三方面包围帕尔米拉的重骑兵。以波斯佣兵为主力的帕尔米拉部队，损失与逃跑的兵额约为战前的三分之二。奇诺比亚只能将战线后退，将残余兵力调往南方二百公里的艾梅沙。
第二场会场，则是在艾梅沙城外展开。帕尔米拉仍以重骑兵为主力，主动攻进罗马阵式之中。但奥勒良在这场会战中则以步兵迎向敌方的骑兵。罗马步兵接受命令维持阵形不动，直到帕尔米拉的骑兵靠近，以木棍向下击打马匹的脚，让骑兵战士坠马，罗马人再以短剑杀死。这场战役仍是以罗马占绝对上风，连奇诺比亚的儿子也死在罗马人手上。奇诺比亚只能穿越沙漠，回到帕尔米拉本城。
奥勒良在两次会战获胜后，继续率领部队挺进。但帕尔米拉位在沙漠中央，奇诺比亚封城不出，罗马部队只能围城。虽然奥勒良以安提阿做为前线补给地，但补给线漫长且不安全，奥勒良的罗马部队在此则吃尽了苦头。他在一封寄给秘书的信中提到这场围城战：
听说首都的那群家伙嘲笑罗马皇帝居然和一个女人开战，他们似乎以为我们是一男一女赤手空拳扭打。我可不是在和女人打仗，我面对的是武器和装备齐全的大军，只不过，他们的首领是个像男人一像勇敢的女人。……帕尔米拉守军的弓箭、投石器、标枪性能优秀，难以形容。城市周遭的城墙上，密密麻麻排满了投石器，射出毫不休止的炮弹。有时大型投石器还会投出带火的炮弹，一旦落地，四周就是一片火海。……话说回来，胜利一定是属于我们的，诸神总是眷顾罗马人，我相信这回祂们一定会协助我们，让罗马复兴。
最后，奥勒良动员了所有东方行省的资源加入后勤工作，帕尔米拉的情势不断恶化。272年，就在城破之前，女王带着重臣打算逃往波斯，但即被罗马部队捕获。帕尔米拉居民听说女王被捕，立即开城投降。奇诺比亚被带往首都，在奥勒良的凯旋式中，以黄金锁链拖行于俘虏队伍之中；皇帝奥勒良被赠予"东方重建者"的称号。帕尔米拉不久再叛，奥勒良则是再度攻陷，并放纵兵士劫掠，最后毁灭了这座城市。
