Նրա ծագման մասին հավաստի տեղեկություններ չեն պահպանվել։ Ըստ ենթադրության՝ ունեցել է և՛ արաբական, և՛ արամեական արմատներ։ Ենթադրաբար, Զենոբիային արաբները Զեյնաբ կամ Զուբեյդա են անվանել:

Մ.թ. 4-րդ դարի պատմագիր Տրեբելիուս Պոլլիոն՝ «Օգոստոսների պատմությունը» գրքի վեց հեղինակներից մեկը, որին մասնագետները այնքան էլ չեն վստահում, հայտնում է, թե թագուհին ինքն իրեն համարում էր Պտղոմեոսների և նույնիսկ հենց Կլեոպատրայի ժառանգորդը: Հայտնի է, որ նա տիրապետել է եգիպտերենին և եգիպտական մշակույթի երկրպագու է եղել։ Այլ աղբյուրներ էլ ասում են, թե նրա մայրը եգիպտուհի է եղել։ Իսկ 18-րդ դարի ֆրանսիացի պատմաբան Ժակ Ռոերգա դը Սերվիեն, վկայակոչելով որոշ «եկեղեցական պատմաբանների», նրան «ծնունդով հրեա» է համարել։

Զենոբիան Պալմիրայի թագավոր Լուցիուս Սեպտիմուս Օդենաթուս 2-րդի երկրորդ կինն է եղել: Այս Օդենաթուսը, հաղթելով պարսիկներին, Սիրիայում հսկայական տարածքներ է միացրել Պալմիրայի թագավորությանը։

Նրա սպանությունից հետո (մ.թ. 267թ.) Զենոբիան ստանձնել է կառավարության ղեկը իր մանկահասակ որդու՝ Վաբալաթուսի անունից։ Լինելով կրթված կին՝ նա հրավիրել է նեոպլատոնական փիլիսոփա Լոնգինուսին, որպեսի կրթի ու դաստիարակի իր որդուն, իսկ հետո նրան նախարար է նշանակել։ Զենոբիան հովանավորել է նաև Սամոսատի Պողոս եպիսկոպոսին։ Այն բանից հետո, երբ Գալիենոս կայսրը հրաժարվել է հաստատել Օդենաթուսին շնորհված տիտղոսները Վաբալաթուսին փոխանցելը, Զենոբիան Պալմիրան Հռոմից ահկախ է հռչակել և կարճ ժամանակում իր իշխանությանն է ենթարկեցրել ողջ Սիրիան, Փոքր Արևելյան Ասիան և Եգիպտոսը:

Այդ ժամանակ Գալիենոս կայսրը սպանվել էր, իսկ նրա հաջորդը՝ Կլավդիոս 2-րդը, մահացել էր ժանտախտից։ Նոր կայսր Ավրելիանոսը Զենոբիային ճնշելու համար 272 թվականին զորք ով եկել էԱրևելք: Անտիոքի և Էմեսայի (այժմ՝ Հոմս) ճակատամարտերում Զենոբիայի 70 հազարանոց բանակը ջախջախվել է: 5-րդ դարի բյուզանդացի պատմիչ Զոսիմոսն ասում է, թե Զենոբիան, իմանալով հռոմեացիներից իր բանակի պարտության մասին, փորձել է ուղտերով փախչել Պարսկաստան, բայց նրան բռնել են Եփրատն անցնելու պահին և տարել են Ավրելիանոսի մոտ։ Փիլիսոփա Լոնգինուսը, որը թագուհու անունից վիրավորական նամակ է գրել կայսրին, մահապատժի է ենթարկվել։ Ավրելիանոսը, ի նշանավորումն Պալմիրայի թագավորության հնազանդեցման, 274 թվականին Հռոմում հաղթական երթ է կազմակերպել և ոսկե շղթաներով շղթայված Զենոբիային ցուցադրել է ցնծացող հռոմեացիներին։

Դրանից հետո, ըստ Տրեբելիուս Պոլլիոյի, Զենոբիան ապրել է Հռոմի մոտ գտնվող Տիբուր (այժմ՝ Տիվոլի) կալվածքում։ Նրա հետնորդները Իտալիայում համբավի են արժանացել։ Բայց պատմիչ Զոսիմոսն էլ ասում է, թե Զենոբիան մահացել է հիվանդությունից կամ սովամահ է եղել Հռոմ տարվելու ճանապարհին:
Նկարում՝ Հերբերտ Գուստավ Շմալց. «Շղթայված Զենոբիան վերջին անգամ նայում է Պալմիրային» (1888):