Suriye, Lübnan, Filistin, Mısır ve Anadolu'nun güney ve doğu bölgelerini kontrolü altına aldı. Roma İmparatoru Aurelian tarafından imparatorluğu yıkılarak, esir alındı ve İtalya'nın Tibur (Tivoli) şehrinde ikamete mecbur edildi.

İlk dönemleri
Zenobia, Iulia (veya Julia) Aurelia Zenobia ismiyle 240 yılında doğdu. Arapça; Zenübya Bat Zaddai ya da (الزباء بنت عمرو بن الظرب بن حسان ابن أذينة بن السميدع); Antik Yunanca; η Ζηνοβία, Türkçe'de ise Zennube veya Zeynep olarak bilinir. Ayrıca Zeynubiye, Zenobiya, Zabuniye, Zaynubiye, Zeyneb, Zeyno gibi isimlerle de bilinir. Aramicesi (İbrani Alfabesiyle) ספטמיא בת זבי נהירתא וזדקתא מלכתא 'dir.

Bazı kaynaklarda Xenobia veya Septimia Zenobia şeklinde geçmektedir. (Evlendikten sonra kocası Septimius Odaenathus'dan Septimia ekini almıştır.) Resmi dökümanlarda Zenobia, Bat-Zabbai (Al-Zabba'nın kızı) olarak adlandırılmıştır, Zenobia ve annesi Al-Zabba ismiyle anılmıştır, bunun anlamı "güzel, uzun saçlı biricik"dir. Zeynep ismi ise Arapça "Zeyn-u Eb" den birleştirilmiş bir kelime olup, "Babasının süsü" ya da "Babasının güzelliği" anlamına gelmektedir.

Babası Zabaii ben Selim veya Iulius (ya da Julius) Aurelius Zenobius 229 yılında Suriye'de bir klan lideri iken, annesi muhtemelen Mısırlı idi. Babasının ismindeki Aurelius ibaresi onun atalarının Roma vatandaşlığını, Roma İmparatorları Antoninus Pius (görev yılları 138-161), Marcus Aurelius (görev yılları 161-180) veya Commodus (görev yılları 180-192) zamanlarından itibaren taşıdığını göstermekteydi. Zenobia, Palmira şehrinde doğdu ve büyüdü. Kesin olmamakla birlikte Zenobia'nın annesinin Mısırlı olması nedeniyle, Zenobia'nın Antik Mısır dilini ve kültürünü iyi bildiği düşünülmektedir. Palmira'da yapılan son kazılarda babasının Antiochus şeklinde bir Yunan ismine de sahip olduğu bulunmuştur. Zenobia; Arap Emesa kraliyet ailesine mensuptu. Arap aristokrasisi içindeki bu aile Humus kökenliydi. Fas prensesi Julia Urania'nın (Drusilla) ve Mısır kraliçesi VIII. Kleopatra'nın bu Emesa kraliyet soyundan olduğu bilinmektedir.

Zenobia, güzelliği ve zeki olması ile biliniyordu. Zenobia, koyu bir tene, inci beyazlığında dişlere, siyah ve parlak gözlere ve güzel bir yüze sahipti. Melodik ve güçlü bir sesi vardı. Antik Yunanca, Aramice, Arapça ve Latince bilmekte ve tarihe ilgi duymaktaydı. Homeros ve Eflatun'un başta olmak üzere diğer Yunan yazarların da çalışmalarını takip etmekteydi. Avcılık ve içmek başlıca eğlencelerindendi.

Kraliçe olması ve yönetimi
Zenobia, 258 yılında Kral Septimius Odaenathus'un ikinci karısı olarak evlendi. Odaenathus'un ilk karısından olan oğlu Hairan'ın üvey annesi oldu. Odaenathus Romalıların bölgede zayıflamasıyla Palmira bölgesinin tek hakimi haline geldi, Zenobia ise kralın her zaman destekçisi oldu.

266 yılında Zenobia ve Odaenathus'un oğulları Lucius Iulius Aurelius Septimius Vaballathus Athenodorus doğdu. Vaballathus (Arapça: وهب اللات Wahballāt "Tanrıçanın armağanı") Odaenathus'un büyükbabasının adı idi.

267 yılında Zenobia'nın kocası Odaenathus ve oğlu Hairan suikaste uğrayarak öldüler. Vaballathus henüz bir yaşındaydı ve Zenobia yönetimi ele aldı. İlk işi oğlu ve kendisi için isimlerine onursal Augusta ve Augustus eklerini almak oldu.

Zenobia Palmira İmparatorluğu'nun hakimiyet alanını kısa sürede genişletmeye başladı. Roma İmparatorluğu'nu Sasani İmparatorluğu'nun saldırılarından koruması bir müddet de olsa Romalılarla barış içinde olmasını sağladı.

269 yılında Palmira ordusu, Zenobia ve General Zabdas komutasında kanlı bir şekilde Mısır'a girdi. Romalı komutan Tenagino Probus'un kuvvetleri Palmiralıları Mısır'dan çıkarmayı denediyse de başarılı olamadı. Zenobia kendisini "Mısır Kraliçesi" ilan etti. Zenobia askerlerle birlikte at sürmesi ve kilometrelerce yürümesi dolayısıyla "Savaşçı Kraliçe" olarak anıldı.

Zenobia'nın ordusu Anadolu'nun Ankara ve Kalkedon yakınlarına kadar olan bölgeleri kontrol altına aldı. Ardından Suriye, Filistin ve Lübnan tamamen ele geçirildi. Böylece Roma İmparatorluğu'nun denetiminde olan ticaret yollarının tümü kontrol altına alınarak Palmira İmparatorluğu'na katılmıştı.

İmparatorluğun yıkılması, kraliçenin esareti ve ölümü
Roma İmparatoru Aurelian, batıda Galya İmparatorluğu'na sefer düzenlemekle meşguldü, Palmiralıların hakimiyetini kabul etmemekle birlikte geçici bir barış içerisindeydi. Nitekim Galya'daki askeri başarıları sonrasında doğu topraklarını tekrar ele geçirmek üzere harekete geçti. Kuvvetlerini Suriye'ye sevketmeye başladı. Aurelian'ın kuvvetleri ve Zenobia Antakya yakınlarında karşılaştı ve çarpıştı. Bozulan Palmira kuvvetleri Antakya ve Emesa şehirlerine çekildi. Zenobia, Roma ordusu ulaşmadan Emesa'daki hazinelerini naklettirdi. Kraliçe ve oğlu deve üzerinde Sasaniler'den yardım istemek üzere kaçarken, Romalı süvarilerce Fırat nehri yakınlarında yakalandı. Palmira ise Roma kuvvetlerine teslim oldu ve imparatorluk sona erdirildi.

Zenobia ve Vaballathus, Aurelian tarafından Roma'ya esir olarak götürülmek üzere yola çıkartıldı. Vaballathus, Roma yolunda öldü. 274 yılında Aurelian'ın Roma'da düzenlediği zafer geçidinde Zenobia altından zincirlerle bağlanmış bir şekilde Romalı vatandaşlara gösterildi. Zerafeti ve güzelliğiyle Romalıları etkileyen Zenobia'ya imparator tarafından hayatı garanti edildi ve Tibur'da (Tivoli) iyi koşullarda yaşaması sağlandı. Oldukça iyi koşullarda yaşamını sürdüren Zenobia, Roma'da sosyal bir elit, filozof ve saygı duyulan bir hükümdar olarak kabul gördü. Adı bilinmeyen bir Roma valisi ve senatörü ile evlendi.

Zenobia'nın bundan sonraki yaşamı hakkında elde kesin bilgiler yoktur. Bazı araştırmacılara göre 4. yüzyıla kadar yaşamını huzur içinde sürdürdüğü, bazılarına göre ise Aurelian bozgunu sonrası henüz Palmira'da iken suikaste uğrayarak öldüğü kabul edilmektedir. Bazı araştırmacılar ise 5. yüzyılda yaşayan Azize Floransalı Zenobius'un (Saint Zenobius of Florence) kraliçe Zenobia olduğunu ileri sürmektedirler.