아시리아를 무너뜨린 뒤 신바빌로니아는 메소포타미아와 레반트를 차지했다. 네부카드네자르 2세(재위 기원전 605~562년)는 이집트군을 물리치고, 기원전 587/586년 예루살렘을 파괴했다. 많은 유다 사람들이 바빌론으로 끌려갔는데, 이를 바빌론 유수(포로 생활)라 한다.
네부카드네자르는 바빌론을 크게 새로 지었다. 푸른 유약 벽돌에 용과 사자를 새긴 이슈타르 문은 지금 독일 베를린의 박물관에 복원되어 있다. 반면 유명한 ‘공중 정원’은 고대 그리스 기록에만 나오고 바빌론에서 확실한 흔적이 발견되지 않아, 실제 있었는지 논쟁 중이다.
한편 이란 고원에서는 키루스 2세가 페르시아(아케메네스 왕조)를 일으켜 메디아와 리디아를 정복했다. 기원전 539년 그는 큰 전투 없이 바빌론에 들어갔다. 이듬해 유다 사람들은 고향으로 돌아갈 수 있게 되었고, 3천 년 가까이 이어진 메소포타미아 사람들의 왕국 시대는 막을 내렸다.