Przebieg lewo|mały|Cytadela Tadmur lewo|mały|Widok na Palmyrę, 28 marca 2016 5 marca 2016 rosyjskie lotnictwo, sojusznik Syrii, zaczęło naloty na pozycje ISIS w dystrykcie Tadmur, do 11 marca eliminując minimum 32 dżihadystów. 12 marca Dowództwo Sił Zbrojnych Syrii stwierdziło, że kolejnym celem po odzyskaniu Palmyry będzie przerwanie oblężenia Dajr az-Zaur we wschodniej części kraju.
Główne walki lądowe rozpoczęły się 12 marca, kiedy syryjska armia ruszyła na górę Dżabal Kasun, gdzie znajduje się Cytadela Tadmur. W sumie natarcie skierowano na trzy flanki Palmyry, próbując otoczyć miasto. 14 marca żołnierze z „Sił Tygrysa” zdobyli wzgórze nr 800 na południowy zachód od miasta. Tym samym syryjskie wojska znalazły się o 4 km od Palmyry.
17 marca dżihadyści podjęli nieudaną próbę kontrataku na zachód od Palmyry, lecz zostali odparci przez silną obronę syryjskiej armii i Hezbollahu. W tym czasie z regionu Latakii wysłano na front palmyrski dodatkowe siły złożone z bojowników ochotniczych Sił Obrony Narodowej (NDF). Tegoż dnia zginął rosyjski żołnierz starszy lejtnant Aleksandr Prochorienko, który otoczony przez terrorystów wezwał lotnictwo aby zbombardowało jego pozycję. W wyniku nalotu zginął wraz z kilkunastoma otaczającymi go terrorystami.