Prvá správa o Palmýre sa objavila už v druhom tisícročí pred naším letopočtom: mesto údajne založili kmene arabských kočovníkov okolo roku 1900 pred Kristom, aj keď podľa Biblie ho postavil až kráľ Šalamún.
V antike bol biblický Tadmor alebo Tamar, ktorý leží pri oáze asi 215 kilometrov východne od Damasku, významným strediskom celej krajiny. Názov tejto oázy v púšti znamená „mesto paliem“ (arabsky je nazývaná Tadmur – mesto datlí).
Bol tiež dôležitým bodom pre karavány prechádzajúce cez Sýrsku púšť, vďaka čomu dostal aj pomenovanie Nevesta púšte. Ruiny, ktoré sa zachovali, pochádzali z 2. storočia po Kristovi a zaberali 50 hektárov.
K najznámejším pamiatkam Palmýry patrí Veľká kolonáda, divadlo, víťazný oblúk, mnoho kostolov, chrám boha Béla a ďalšie chrámy či pohrebiská. Mesto v roku 1980 zapísali do zoznamu svetového dedičstva UNESCO.
Pred začatím občianskej vojny v Sýrii v roku 2011 miesto navštevovalo okolo 150 000 turistov ročne.
Palmýra bola prvýkrát poškodená už v bojoch medzi vládnymi vojakmi a rebelmi od februára do septembra 2013, keď boli zbúrané niektoré stĺpy. Radikáli z Islamského štátu dobyli Palmýru vlani v máji, celú lokalitu potom údajne zamínovali.
V júni zničili sochu leva z 2. storočia, ktorá stála pri bráne do mestského múzea, a nasledujúci mesiac zničili sochu bohyne Al-Lát, ktorá pochádzala z 1. storočia pred naším letopočtom.
Koncom minulého augusta zničili v Palmýre Belov chrám, asi najznámejšiu pamiatku v mieste z roku 32 nášho letopočtu zapísanú na zozname svetového dedičstva UNESCO, a napríklad aj menší Baal-Šaminov chrám z 2. storočia pred naším letopočtom, rovnako zo zoznamu svetového kultúrneho dedičstva UNESCO.
Vlani v októbri v Palmýre vyhodili do povetria aj 2000 rokov starý víťazný oblúk z rímskej éry.