Операция по освобождению города Пальмира стала одним из ключевых эпизодов сирийского конфликта, в ходе которого части армии Сирии и российского спецназа освободили Пальмиру и его современную часть - город Тадмора от боевиков группировки «Исламское государство». В ходе ожесточенных боев 26 марта 2016 года под натиском правительственных сил и ВКС России боевики покинули Пальмиру.

Армия Сирии начала операцию по освобождению города 13 марта 2016 года. Сирийские военные заняли две из трех стратегически важных высот - «высоту 800» и «высоту 853» юго-восточнее Пальмиры к 14 марта. В бою за них был убит один из «эмиров» Пальмиры Халил Мохамед. На следующий день сирийской армии при поддержке ВКС России удалось занять последнюю важную для освобождения города «высоту 939», в горах к западу от Пальмиры.

Боевики ИГИЛ 17 марта предприняли безуспешную контратаку на «высоту 939», которая после нескольких часов боя, была отбита сирийскими военными. Позже к сирийским военным прибыло подкрепление, состоящие из морских пехотинцев и боевиков Хезболлы. В тот же день террористы ИГИЛ опубликовали видео с убитым, по их словам, российским военнослужащим.

На видео было показано тело убитого и снаряжение, которое включало медикаменты с надписями на русском языке. Боевики заявили о 5 убитых российских военных. Несколько часов спустя в интернет выложены групповые и одиночные фотографии с российскими военными, полученные, вероятно, с мобильного телефона убитого.

В бою с правительственными войсками за историческую часть города 18 марта был убит второй «эмир» Пальмиры Султан Бин Абдиль-Рахман. К 23 марта 2016 года стало известно, что сирийская правительственная армия взяла под контроль историческую часть города при помощи Сил специальных операций России.

О гибели Александра Прохоренко, офицера российских Сил специальных операций, вблизи Пальмиры, стало известно 24 марта 2016 года: во избежание попадания в плен к боевикам он принял решение вызвать огонь на себя. Это произошло, когда сирийские правительственные войска освободили историческую часть Пальмиры от террористов ИГИЛ.

Сирийская армия 25 марта освободила исторический замок Фахр-ад-Дина, господствующий над Пальмирой. Кроме того, на юго-западе города были освобождены район гостиниц и ресторанов, крепость, а также долина некрополя.

Группы боевиков отступили к северным окраинам Пальмиры 26 марта. Однако как на востоке, так и на западе города террористы оказывали ожесточенное сопротивление. За сутки ВКС России совершили 40 боевых вылетов в районе Пальмиры, были нанесены удары по 158 объектам террористов, в результате которых уничтожено более 100 боевиков, 4 танка, 3 артиллерийские установки, 4 склада с боеприпасами и 5 единиц автомобильной техники.