La ville de Palmyre s’étend au sud et au nord d’un wadi, entre l’oasis à l’est et la source Efqa à l’ouest.
Le quartier le plus ancien au sud-ouest, connu par une prospection électromagnétique et quelques sondages, montre des axes de circulation orientés nord-est – sud-ouest, avec de grands édifices pour la plupart non identifiables.
Les sanctuaires
Au nord du wadi, se trouvaient dès l’époque hellénistique divers sanctuaires, celui d'Allat à l’ouest, Nabû au centre, Baalshamin au nord. D’autres édifices devaient y exister avant que ne soit prise la décision de créer d’abord une grande rue à colonnade nord-sud à l’ouest de la ville (la « colonnade transversale ») puis une grande avenue à portiques ouest-est qui change deux fois d’orientation pour respecter des édifices préexistants (dont le temple de Nabû).
Une intense activité de construction
C’est dans ce quartier que les Palmyréniens érigent des édifices nouveaux, à la fois publics et privés. Les plus remarquables sont, d’est en ouest, les thermes dits « de Dioclétien » (car restaurés au début du IVe siècle) édifiés au IIe siècle, le théâtre (début du IIIe siècle), l’agora marchande, vaste enclos fermé sur le modèle des marchés romains. Un amphithéâtre a peut-être été repéré au nord-est, non loin de l’actuel musée. En plus des édifices publics et sacrés, plusieurs maisons de très grande taille (parfois plus de 1 000 m² au sol) ont été fouillées près du théâtre, au nord de la grande voie à colonnade, et en bordure de l’oasis au nord et à l’est du temple de Bêl.
Des fortifications tardives
En revanche, la ville ne comporte pas de remparts avant la fin du IIIe siècle ou le début du IVe siècle, même s’il est possible que la date doive être remontée de quelques décennies. Le mur repéré en plusieurs points n’est qu’un « mur fiscal » marquant la limite de l’octroi municipal.
