11 lutego pododdział „Sił Tygrysa” z frontu palmyrskiego został odesłany w region Aleppo, aby dołączyć do reszty jednostki uczestniczącej w bitwie pod Al-Bab. Terroryści usiłowali to wykorzystać i zepchnąć syryjską armię w kierunku At-Tijas, lecz 13 lutego żołnierze przeszli do natarcia i 14 lutego wyparli dżihadystów z pola Hajjan. W międzyczasie, 12 lutego, na front przybył rosyjski oddział specjalny.
17 lutego syryjscy żołnierze odparli atak ISIS w rejonie pól gazowych, zadając przeciwnikowi znaczne straty. Syryjczycy podeszli w tym czasie na odległość 10 kilometrów od Palmyry. 20 lutego w wybuchu miny zginęło czterech Rosjan, zaś ciężko ranny został ich dowódca generał-major Piotr Miluchin, który wg nieoficjalnych doniesień stracił obie nogi. Po tym incydencie pozycje terrorystów zostały zbombardowane przez rosyjskie lotnictwo. 28 lutego syryjscy żołnierze znaleźli się o 3 kilometry od Palmyry.
1 marca żołnierze zdobyli palmyrską Cytadelę, a także weszli do miasta od strony północnej. 2 marca pozostałe siły ISIS uciekły z Palmyry. 3 marca żołnierze przejęli jeszcze Port lotniczy Palmyra, po czym 4 marca ogłoszono pełne wyzwolenie miasta.