Sus éxitos como comandante de infantería lo acercaron al entorno del emperador Galieno.

Según una fuente, Aureliano participó en el asesinato de Galieno (268), y apoyó a Claudio II en su ascenso al trono.

El nuevo emperador ordenó inmediatamente al Senado la deificación de Galieno, en lo que parecería un primer movimiento para alejarse políticamente del magnicidio.

Por otro lado, Aureolo seguía bajo asedio en Milán y, aunque intentó la reconciliación con el nuevo emperador, Claudio se negó y lo hizo matar; también en este caso existe alguna fuente que implica a Aureliano en los hechos.

Aureliano los interceptó con la caballería dalmacia y logró una serie de victorias en pequeñas escaramuzas, en las que mató hasta unos tres mil enemigos.

La subsiguiente batalla no fue decisiva: se detuvo el avance de los godos pero los romanos sufrieron muchas bajas.

Estos lograron matar a muchos soldados romanos y su victoria solamente se vio interrumpida cuando Aureliano cargó finalmente con la caballería.

Este aprovechó su caballería para dividir a los godos en pequeños grupos que eran más fáciles de derrotar.

Para finales del verano los godos habían sido derrotados totalmente: todos los supervivientes fueron despojados del botín acumulado y se los obligó a servir en el ejército romano o a asentarse como colonos en las regiones fronterizas.

Con un poder militar mucho más fuerte que el del otro pretendiente al trono, Aureliano se dirigió a Roma para asegurar su nombramiento como emperador.

En los años siguientes, sin embargo, el Imperio tuvo que aguantar una tremenda presión de enemigos externos, mientras que, al mismo tiempo, peligrosas guerras civiles amenazaban al Imperio desde dentro, con un gran número de usurpadores debilitando la fuerza del Estado.

[18]​ Las primeras acciones del nuevo emperador se dirigieron al fortalecimiento de su propia posición en sus territorios.

Pudo terminar en un plazo breve la guerra contra los godos y, a finales del 270, Aureliano lanzó una campaña militar en el norte de Italia contra los jutungos, sármatas y vándalos que constantemente intentaban cruzar el Danubio.

Aureliano pudo cortar y derrotar varias de estas invasiones, expulsándolos del territorio romano.

En 271, los alamanes se desplazaron en dirección a Italia, entrando en la llanura del Po y saqueando los pueblos de la región.

Cruzaron el río Po, ocuparon Placentia (la actual Piacenza) y marcharon hacia Fano.

Aureliano los derrotó definitivamente en Pavía, acción que le valió el reconocimiento a través del título Germanicus Maximus.

El emperador guio a sus tropas hasta los Balcanes, donde derrotó y aplastó a los godos más allá del Danubio, asesinando al líder godo Canabaudo, y asumiendo el título de Gothicus Maximus.

En un principio, Aureliano había sido reconocido formalmente como emperador, mientras que Vabalato, el hijo de Zenobia, recibía los títulos de rex e imperator (rey y comandante supremo), pero Aureliano decidió invadir las provincias orientales en cuanto se sintió lo suficientemente fuerte para hacerlo.

Apolonio le rogó, diciendo: «Aureliano, si deseas gobernar, ¡abstente de la sangre del inocente!

Aureliano pudo ganar las únicas tres batallas importantes cerca de Inmae, Emesa y Palmira.

Durante el asedio de Palmira, Zenobia intentó huir a Persia pero fue descubierta y capturada por los romanos.

Tras estas victorias Aureliano recibiría más títulos honoríficos: Parthicus Maximus y Restitutor Orientis («Restaurador del Este»).

En 274, Aureliano se preparó para recuperar el Imperio galorromano, que ya había perdido varios territorios, como Hispania, a manos de Claudio II.

Tétrico y Zenobia fueron expuestos como cautivos para demostrar la fuerza recuperada del imperio.

Lactancio argumenta que Aureliano habría prohibido adorar a todos los demás dioses si hubiera tenido tiempo suficiente para hacerlo.

Aureliano suprimió la revuelta con la ayuda militar, ordenando a las cohortes urbanas, reforzadas por algunas tropas regulares del ejército imperial, que atacaran a la masa rebelde: la batalla resultante, que tuvo lugar en la Colina de Celio, marcó el final de la revuelta, aunque a un alto precio y algunos historiadores dan la cifra, probablemente exagerada, de siete mil víctimas mortales en ambos bandos.

[17]​ Se aprovechó del dinero recaudado en las provincias recuperadas que fluía a las arcas estatales.

Como administrador, Aureliano era famoso por ser muy estricto e impuso severos castigos a oficiales o soldados corruptos.

La mitad occidental sobreviviría otros dos siglos mientras que el imperio oriental se prolongaría durante otro milenio.