Коли одвічне протистояння міст Вавилон і Ашшур, для Вавилонського царства настав короткий момент слави. Саме з падіння Ассирійської імперії наприкінці 6 ст. до н. е. почався Нововавилонский період. У 626 році до н. е. Ассирія серйозно ослабла, і вождь халдеїв Набопаласар взяв у Вавилоні владу в свої руки, створивши силу, здатну протистояти Ассирії. Уклавши союз з Еламом, вавілоняни завдали ряд серйозних ударів по Ассирії. В 616 р. до н.е. захопив Вавилон Урук на півдні, і взяв в облогу священне місто ассірійців – Ашшур. Однак облога була відкинута, і невідомо, як би проходила війна, якби в спину ассірійцям не вдарили мідійці, охоче погодилися на союз з Вавилоном.

У підсумку 614 році Ашшур був знищений мідійцями, в чому відмовилися брати участь вавілоняни. У 612 році еламітом чи і вавілоняни знищили Ніневію. Останній асирійський цар загинув при обороні Харрана в 609 році, а у 605 році до н. е. опір ассірійців, підтримуваних єгиптянами, і грецькими найманцями було остаточно зламано. У цьому ж році до влади прийшов Навуходоносор II. Він ввійшов у число найбільших правителів Вавилону, захопивши частину Фінікії і Північну Аравію. Погану славу для Вавилона він здобув розграбувавши Єрусалим у 597 році до н. е.., після чого в біблійних текстах Вавилон описувався як лігво зла. У 589 р. до н. е .. Єгипет допоміг Юдеї знову повстати, що призвело до нового пограбування Єрусалима.

Нововавилонский період ознаменувався найбільшим розвитком вавилонського царства. В 5 столітті до н. е. Вавилон був свого роду мегаполісом – в ньому проживало до 200 тис. чоловік. Тут знаходився зіккурат, що височів над землею на 91 метра, який також називався Етеменанкі. У Біблії його помилково вважають недобудованої «Вавілонською вежею», навколо якої створили цілий міф. В деякій мірі міф правдивий, так як досить скоро після створення Етеменанкі Вавилон був захоплений Персією, після чого він остаточно втратив незалежність.