Mimo licznych ataków, islamistom z ISIS nigdy nie udało się w pełni zniszczyć garnizonu sił rządowych, 14 lipca 2014 zajęli jednak wschodnią część miasta[5]. Przez trzy lata (2014–2017) Dajr az-Zaur było podzielone na dwie części – kontrolowaną przez armię syryjską i zajętą przez ISIS. Reszta dystryktu Dajr az-Zaur przez większość tego czasu znajdowała się pod kontrolą ISIS, co spowodowało faktyczne oblężenie kontrolowanej przez armię połowy miasta. Przez ponad 3 lata około 100 tysięcy cywilów było zaopatrywanych w leki i żywność drogą lotniczą[6]. Dowództwo nad oddziałami syryjskimi w mieście przez cały okres blokady sprawował Isam Zahr ad-Din.
Terroryści wielokrotnie atakowali broniące się dzielnice Dajr az-Zaur z użyciem pocisków rakietowych i moździerzowych. Tak np. 25 stycznia 2016 zabili 5 osób[7], zaś 20 maja 2017 spowodowali śmierć 15 cywilów i obrażenia kolejnych sześćdziesięciu[8].
Latem 2017 roku Siły Zbrojne Syrii rozpoczęły przerzut wojsk do wschodniej Syrii, z zamiarem przerwania blokady Dajr az-Zaur i wyzwolenia jego okolic. Wojskom idącym z odsieczą przewodził Suhajl al-Hasan i jego „Siły Tygrysa”[9]. 6 sierpnia Syryjczycy odbili As-Suchnę[10], zaś 20 sierpnia wypędzili terrorystów z At-Tajjiba na Pustyni Syryjskiej[11].
Rozstrzygająca bitwa o miasto zaczęła się 5 września[12]. Po dwugodzinnym ostrzale pierwszy syryjski czołg przełamał pozycje ISIS na zachód od Dajr az-Zaur, kończąc oblężenie miasta[13][14]. Syryjczyków wsparło rosyjskie lotnictwo[2][15]. Wyzwolicieli radośnie powitała miejscowa ludność[16]. Kolejnym celem dla armii stała się odsiecz dla garnizonu lotniska Dajr az-Zaur[17], co zrealizowano 9 września[18]. Tegoż dnia po drugiej stronie Eufratu zbrojne formacje Kurdów rozpoczęły swoją operację wojskową wymierzoną w ISIS[19].
14 września armia syryjska zajęła miejscowość Al-Bughajlijja oraz kampus Uniwersytetu Al-Dżazira[20][21]. Syryjscy żołnierze przejęli też kontrolę nad strategicznie ważnym wzgórzem Sarda w masywie Karrum, położonym na południowy wschód od bazy lotniczej[22].
17 września wojska rządowe Syrii wzięły pod kontrolę rejon Al-Dżafra na południowym wschodzie od miasta Dajr az-Zaur, odcinając szlak zaopatrzenia terrorystów[23].
18 września czołowe oddziały syryjskiej armii przekroczyły rzekę Eufrat[24]. Pododdziały inżynieryjne zbudowały most pontonowy, przez który na północne obrzeża Dajr az-Zaur zostały przerzucone oddziały szturmowe wraz ze sprzętem[25]. Żołnierze wyparli też terrorystów z nadeufrackich wsi[26].
20 września armia zorganizowała „korytarze humanitarne”, aby umożliwić cywilom bezpieczną ewakuację z obszaru jeszcze zajmowanego przez ISIS[27]. Pomimo to, 21 września w wyniku terrorystycznego zamachu bombowego zginęło pięć osób, a 27 zostało rannych[28]. Armia kontynuowała natarcie wzdłuż brzegu Eufratu i wyzwoliła At-Tibni i Al-Buwajtijja[29], 22 września Al-Kasabi[30], zaś 23 września Mazlum i Chuszam[31].
Jednocześnie z bitwą pod Dajr az-Zaur trwała rządowa operacja przeciw ISIS w centralnej części kraju, likwidując odcięte grupy terrorystów w muhafazie Himsu[32]. 29 września żołnierze odparli gwałtowny atak ISIS na drogę łączącą Dajr az-Zaur z Palmyrą[33].
Na początku października żołnierze opanowali drogę w kierunku Al-Majadin i kontynuowali natarcie w kierunku wschodnim[34][35]. 6 października armia zakończyła operację w muhafazie Himsu i mogła skupić się na Dajr az-Zaur[36]. 8 października udało się okrążyć Al-Majadin[37], które zdobyto 14 października[38], wcześniej ewakuując pięć rodzin cywilnych mieszkańców[39]. Żołnierze odnaleźli tam znaczne ilości broni, w tym izraelskiej[40]. 17 października wyzwolono jeszcze trzy osiedla w samym Dajr az-Zaur[41].
18 października zginął generał Isam Zahr ad-Din, gdy jego konwój trafił na minę lądową[42]. Następnego dnia ISIS podjęło ofensywę na wyspie Sakr na Eufracie. Islamiści zdetonowali bombę tunelową przed ogólnym atakiem na pozycje armii syryjskiej, mając na celu zepchnięcie ich z wyspy, ale atak ten został odparty przez armię[43].
3 listopada 2017 armia syryjska ostatecznie wyzwoliła całe miasto Dajr az-Zaur spod kontroli ISIS[44][1]. Ostatni terroryści w Dajr az-Zaur skapitulowali 17 listopada[4].