Этим событиям в Персии придавалось огромное (в первую очередь — идеологическое) значение, что подтверждается четырьмя монументальными рельефными композициями, созданными в разных районах Персии (наиболее известным из них является рельеф в Накш-и-Рустаме, изображающий Валериана, стоящего на коленях перед восседающим на коне Шапуром), а также письменными источниками (Euseb. Vit. Const. IV. 11). Кроме того, римские военнопленные были отправлены в город Гунди-Шапур на территории Хузистана и задействованы при постройке плотины на реке Харун, которая из-за своего названия — «Банд-и и Кайсар» («Плотина Цезаря») — стала еще одним своеобразным памятником победе войск Шапура I над армией Валериана.
После поражения под Эдессой Сирия опять оказалась беззащитной перед лицом персидского нашествия. Армия Шапура вновь захватила сирийскую столицу — Антиохию. Как следует из источников, это произошло настолько неожиданно, что жители города даже не успели понять, что он уже находится под контролем персов. Подробно о захвате персами Антиохии сообщает римский историк Аммиан Марцеллин:
Однажды в Антиохии… один мимический актер со своей женой во время театрального представления изображал выхваченные из жизни сценки, и публика залюбовалась изяществом исполнения. Жена его вдруг сказала: «Если это не сон, то вот персы». Публика повернула головы и, стараясь спастись от тучи пущенных в нее стрел, рассеялась, кто куда мог. Город был подожжен, убито много мирно разгуливавших людей, в окрестностях были произведены страшные грабежи и поджоги, и враги с огромной добычей беспрепятственно ушли домой (Amm. Marc. XXIII. 5. 3).
Кроме Сирии, опустошительному вторжению подверглись римские области Киликия и Каппадокия в Малой Азии, ā также Малая Армения. Ситуацию спасло лишь внезапное появление в Малой Азии римского полководца Каллиста, которому удалось сначала остановить продвижение персов, а затем принудить их к отступлению. На обратном пути при переправе через Евфрат потрепанное и отягощенное захваченной добычей войско Шапура было атаковано правителем Пальмиры Публием Септимием Оденатом. Персам был нанесен ощутимый урон, войска пальмирцев, захватив Нисибис и всю Верхнюю Месопотамию, преследовали персов до самой столицы — Ктесифона. Заслуги правителя Пальмиры перед Римским государством были высоко оценены: сын и преемник Валериана, император Публий Лициний Эгнат Галлиен (253–268), удостоил Одената императорского титула и передал под его командование стоявшие на востоке римские войска.
С этого времени начинается эпоха расцвета Пальмиры, превратившейся на какой-то период в фактически независимое от Рима государство, проводившее, однако, в отношении Персии выгодную империи агрессивную политику. Это обстоятельство не сулило Сасанидам ничего хорошего, что показали дальнейшие внешнеполитические шаги Одената, в которых самое активное и непосредственное участие принимала его жена — легендарная царица Зенобия.
В 264 г. Оденат совершает новый подход в Персию. Его войско прошло Месопотамию и осадило Ктесифон; плененные персидские военачальники были доставлены в Рим и проведены в триумфальном шествии, устроенном, однако, в честь не победителя персов Одената, а императора Галл иена, получившего к тому же еще и почетный титул «Персидский». В честь побед на востоке в Риме была также отчеканена особая монета с изображением Одената, ведущего за собой пленных персов.
Между тем пальмирское войско продолжало осаждать Ктесифон. Для снятия блокады в район персидской столицы начали стягиваться войска из разных частей Сасанидской державы. Это обстоятельство, а также трудности, связанные с пребыванием в непривычной для воинов Одената местности, заставили его, не проигравшего ни одного сражения, все же оставить территорию Персии и вернуться на родину, где вскоре он пал жертвой заговора, а его преемницей стала Зенобия, продолжившая политику, направленную на усиление своего государства.
Период могущества Пальмиры оказался недолгим. Пришедший к власти в Риме в 270 г. император Луций Домиций Аврелиан (270–275) вел упорную борьбу за восстановление единства империи и, разумеется, не мог мириться с сильной и, по сути дела, независимой от Рима Пальмирой. Чувствуя опасность, Зенобия попыталась заручиться поддержкой своих соседей — сарацин, армян и даже заклятых врагов Пальмиры персов, которые, естественно, были не прочь использовать такой удобный случай для вмешательства во внутренние дела Римского государства. Это окончательно переполнило чашу терпения Аврелиана: в 272 г. Пальмира подверглась нападению римской армии.