Другая бітва за Пальміру пачалася падчас снежаньскай аперацыі баевікоў Ісламскай дзяржавы са спробай захапіць адбіты ў іх у сакавіку старажытны горад Пальміра, якi з’яўляецца сусветнай спадчынай ЮНЕСКА. Наступленне было пачата ў момант, калі сірыйскія і расійскія ўзброеныя сілы былі сканцэнтраваны на Алепа. У снежні 2016 года баевікі IДIЛ цалкам захапілі Пальміру. 2 сакавіка 2017 года Пальміра была вернута пад кантроль ўрадавых войскаў.
Асноўныя артыкулы: Падзенне Пальміры (2015) і Першае вызваленне Пальміры Баевікі ІД захапілі Пальміру ў маі 2015 года, пасля таго, як Сірыйская Арабская Армія сышла з горада. У сакавіку 2016 горад быў адбіты. Аднак, тэрарыстычная групоўка ўсё яшчэ ўтрымлівала ўсход правінцыі Хомс і знаходзілася ў непасрэднай блізкасці да Пальміры. Горад гістарычна і сусветна важны, бітва адбываецца на фоне наступу на Масул і Раку. Гэта месца таксама стратэгічна важна, паколькі знаходзіцца ў непасрэднай блізкасці да нафтавых радовішчаў. На працягу лета 2016 года баявікі ІД знаходзіліся з трох бакоў ад Пальміры (на поўнач, ўсход і поўдзень), урадавыя сілы кантралявалі Пальміру, наваколлі і дарогу Пальміра—Хомс, на якой размешчана авіябаза Т-4 (Тыфор).
Паведамленні аб актыўнасці баевікоў ІД сталі паступаць 8 снежня 2016 года. 9 снежня баі ішлі на подступах да Пальміры, баевікі ІД выкарыстоўвалі нагружаныя выбухоўкай аўтамабілі для прарыву абароны, паведамлялася аб выкарыстанні для гэтага танка без вежы, начынены выбухоўкай. 8—9 снежня ВПС Сірыі і ПКС Расіі наносілі масіраваныя ўдары з паветра па надыходзячым баевікам, і наступленне баевікоў прыпынілася. 9 снежня з Пальміры сышлі расійскія ваенныя, частка ўрадавых войскаў і частка жыхароў горада. 10 снежня наступленне баевікоў ІД аднавілася, ім удалося захапіць элеватары на ўсходзе Пальміры, і 11 снежня баевікі ўсталявалі кантроль над Пальміры[5]. 12 снежня 2016 года атрады ўзброеных фарміраванняў «Ісламскай дзяржавы» працягнулі наступленне ад Пальміры ў заходнім напрамку. Тэрарысты таксама захапілі населеныя пункты аль-Баярат і Ад-Дава на захад ад Пальміры і нафтавае радовішча Хаян. Па словах Таля Аль-Баразі, губернатара правінцыі Хомс, у якой знаходзіцца Пальміра, з горада былі эвакуіраваны 80% насельніцтва[6].
У перыяд з 11 па 14 снежня тэрарысты два разы беспаспяхова спрабавалі ўзяць авіябазу Т-4, якая знаходзіцца пад Пальміры. Усе атакі баевікоў ІД былі адбітыя Сірыйскай арміяй.
31 жніўня 2018 года, у 5 гадзін раніцы, у 36 км паўднёва-ўсход ад Пальміры адбылося сутыкненне сірыйскіх войскаў з дыверсійна-тэрарыстычнай групай баевікоў, якая паспрабавала прарвацца з раёна населенага пункта Гэт-Танф ў напрамку Пальміры. У выніку двое тэрарыстаў забітыя, двое ўзятыя ў палон[7].
14 снежня Сірыйская армія перайшла ў контрнаступленне, адбіўшы вышыні ў базы Т-4, якая знаходзіцца пад Пальмірaй. Баявая авіяцыя сірыйскіх ВПС наносілс ўдары з аэрадрома Т-4 па месцах навалы баевікоў, якія ўтрымліваюць пазіцыі на паўднёвым захадзе Пальміры і ў раёне нафтавага радовішча «Магер»[8].
26 снежня Урадавая армія Сірыі ліквідавала не менш за 25 баевікоў арганізацыі «Ісламская дзяржава» на захад ад горада Пальміра. Высокапастаўлены камандзір экстрэмісцкай групоўкі «Ісламская дзяржава» Абу Джандал аль-Кувейт ліквідаваны ў ходзе авіяўдару кааліцыі непадалёк ад дамбы, якая знаходзіцца на рацэ Еўфрат ў 40 кіламетрах ад сірыйскага горада Рака.
1 студзеня 2017 года ваеннаслужачыя сірыйскай арміі адлюстравалі атаку тэрарыстаў ІД у ваколіцах авіябазы «Т-4» паблізу Пальміры.
15 лютага ў раёне Пальміры ўрадавыя войскі працягваюць наступленне, іх перадавыя часткі знаходзяцца менш як у 20 кіламетрах ад горада.
17 лютага Сірыйскія войскі вялi баі з IДIЛ ў 17 км ад Пальміры.
22 лютага Сірыйскія войскі занялі стратэгічныя пазіцыі ІД на ўсходзе Хомса і наблізіліся да Пальміры.
24 лютага тэрарысты правялі ўдалае контрнаступленне ў раёне Пальміры і адкінулі сірыйскія войскі на 15 кіламетраў.
1 сакавіка Сірыйская армія выбіла баевікоў ІД з цытадэлі Пальміры.
2 сакавіка 2017 года Пальміра была цалкам вызвалена ад баевікоў Сірыйскай урадавай арміяй пры падтрымцы АКС і ССА Расіі.
Прэзідэнт Сірыі Башар Асад лічыць атаку на Пальміру спробай адцягнуць увагу ад Алепа[9].