L’édifice le plus imposant de Palmyre est l’énorme temple hellénistique de Ba'al (Bel), qui a pu être décrit comme « le plus important édifice religieux du premier siècle de notre ère au Moyen-Orient ». Il est fort bien conservé, présentant des éléments architecturaux jusqu'à son sommet orné de merlons triangulaires jointifs.
L’histoire de Palmyre à l’âge du bronze est mal connue : la ville se développa sur un tell qui fut au ier siècle recouvert par la terrasse du Sanctuaire de Bel. C’est au ier siècle av. JC. que la cité est mentionnée dans les sources gréco-romaines. Elle faisait partie d’un réseau marchand reliant la Syrie à la Mésopotamie et à la côte méditerranéenne.
La Bible attribue la construction de Palmyre au roi Salomon (« Et il bâtit Tadmor dans le désert » (II Chr VIII:4)).