Wchodzi generał Oraspe w akompaniamencie muzyki wojennej i ogłasza, że cesarz Aurelian i armia rzymska są teraz u bram Palmiry. Arsace angażuje wojska perskie w obronę miasta. Po dramatycznej bitwie pod miastem Persowie zostają pokonani. Rzymscy żołnierze świętują zwycięstwo. Aureliano przybywa i przesłuchuje Arsace, obecnie więźnia. Ten ostatni z godnością odpowiada cesarzowi i głosi swoją miłość do Zenobii, mówiąc, że jest gotów za nią umrzeć.
W Palmirze Zenobia ukryła skarb królestwa w podziemiach pałacu. Decyduje się stanąć wraz ze swoimi żołnierzami po raz ostatni, aby uratować miasto. Prosi Aureliana o rozejm, aby mogła z nim porozmawiać i uwolnić więźniów, w tym Arsace. Kiedy Aureliano odmawia uwolnienia więźniów, Zenobia prosi, aby mogła przynajmniej po raz ostatni zobaczyć Arsace. Zenobia i Arsace opłakują swój los. Aureliano wchodzi i obiecuje uwolnić Arsace pod warunkiem, że porzuci Zenobię. Arsace odmawia i zostaje skazany na śmierć. Armie Rzymu i Palmyry przygotowują się do ostatniej bitwy. Akt II Rzymianie zwyciężyli i zajęli Palmirę. Aureliano wchodzi do pałacu Zenobii i ofiarowuje jej swoją miłość, ale ta odmawia. W międzyczasie Oraspe uwalnia Arsace'a, który ucieka na wzgórza w pobliżu Eufratu, gdzie znalazł pomoc u pasterzy. Niektórzy żołnierze dołączają do Arsace.