ニネベの破壊により、歴史上第二次バビロニア帝国と呼ばれるバビロニア帝国が紀元前 604 年から 561 年まで再び立ち上がり、ナボパラッサル王の後継者である彼の息子ネブカドネザルはハンムラビの時代を復元しようとしました。彼はバビロンの都市を再建し、いくつかの神々、特にマルドゥクを祀る神殿を建て、都市を巨大な城壁で囲みました。
こうしてバビロン市は輝きを取り戻し、中東最大の商業・文化の中心地となった。この都市の美しさは、古代世界の七不思議の一つ、いわゆるバビロンの空中庭園によって有名でした。庭園は重なり合うテラスに建てられ、そこからエキゾチックな花や木々が育ちました。
ネブカドネザルの治世中も、彼はヘブライ人を捕らえて奴隷にし、帝国の首都に連行されました。この事実は伝統的にユダヤ人の間でバビロン捕囚として知られていました。バビロンの都市は改良により腐敗の都市に変わり、軍事的防御は少しずつ弱体化しました。
539年に。 C.、ペルシャの王キュロスは、大都市の道徳的および軍事的衰退に乗じて攻撃し、いかなる抵抗も不可能にしました。ペルシア軍は人々の拍手を受けて包囲された都市に入ったが、これは古代では異例のことであった。最後の王であるナボニデの宮廷で経験した汚職と不道徳は人々の不満を引き起こし、それがペルシャの征服をさらに促進しました。それはバビロニア帝国の終焉でした。