Новітня Вавилонія – це період, що почався з входженням царя Кіра II в Вавилон. Місто з тих пір ніколи не був незалежним, проте його історія тривала. Увійшовши в Вавилон у кінці 5 століття до н. е. Кир отримав офіційний титул «цар Вавилона». У період правління персів Вавилон залишався важливим містом, однієї з що входять до складу перського царства автономій. В житті городян практично нічого не змінилося – місто не був розграбований, а знати залишилася на своїх місцях.

У 481 р. до н.е. в Персії змінився правитель, однак ситуація у Вавилоні залишилася невідомою. Вавилоняни не можна було носити зброю, однак їх періодично набирали в армії – багато вавилонян склали голови під час війни з Грецією. Місто залишався пишним й блискучим, однак деякі культові споруди, і могутні стіни Вавилона були знищені ще до кінця 3 століття до н. е. після придушення повстання Шамаш-Эрибы.

Ближче до кінця 3 століття до н. е. персам завдав нищівної поразки Олександр Македонський. У 331 році до н. е. він набув Вавилон, вшанував жертвою бога Бела, після чого прийняв на себе титул «царя Вавилона», і навіть давній титул ассірійських правителів – «цар чотирьох сторін світу». У місті македоняне перебували не більше місяця. Олександр наказав провести будівництво і відремонтувати пошкоджені будівлі. Він також наказав перебудувати «Вавилонську вежу» – зіккурат Етеменанкі. Однак незабаром Македонський помер, і його величезна держава розпалася. Після тривалих воєн Вавилоном заволоділа імперія Селевкідів, правитель якої збудував новий великий місто неподалік від Вавилона, у результаті чого останній прийшов до занепаду, і Новітня Вавилонія звелася до невеликого селища. В 636 році н. е. Арабський халіфат захопив Месопотамію, і останні руїни Вавилона були розтягнуті на цеглу.