Dưới triều đại Cyrus và sau đó là Darius Đại đế, Babylon trở thành thủ đô của Satrap thứ 9 (Babylon ở phía nam và Athura ở phía bắc), nơi đây cũng là một trung tâm nghiên cứu và khoa học. Dưới thời trị vì của người Ba Tư, nghệ thuật của người Babylon cổ trong thiên văn học và toán học đã được hồi sinh, các học giả Babylon đã hoàn thiện bản đồ các chòm sao. Thành phố trở thành thủ đô hành chính của Đế quốc Ba Tư và vẫn nổi bật trong suốt hai thế kỷ. Nhiều khám phá khảo cổ học đã cung cấp nhiều hiểu biết về thời kỳ đó.Các vị vua Ba Tư đầu tiên đã cố gắng duy trì các nghi lễ tôn giáo Marduk, nhưng dưới triều đại Darius III, việc thu thuế quá mức, căng thẳng của những cuộc chiến tranh liên tục, và bất ổn của các khu vực xung quanh đã dẫn đến sự phá hoại các đền thờ và kênh rạch chính của Babylon. Nhiều cuộc nổi dậy đã diễn ra và các vị vua bản địa người Babylon đã giành được nền độc lập ngắn ngủi vào năm 522 trước Công Nguyên (Nebuchadnezzar III), 521 trước Công Nguyên (Nebuchadnezzar IV) và 482 trước Công Nguyên (Bel-shimani và Shamash-eriba). Tuy nhiên, những cuộc nổi dậy này nhanh chóng bị trấn áp và Babylon vẫn chịu sự cai trị của Ba Tư trong hai thế kỷ, cho đến khi rơi vào tay Alexander Đại đế vào năm 331 trước Công Nguyên.
Dưới triều đại Cyrus và sau đó là Darius Đại đế, Babylon trở thành thủ đô của Satrap thứ 9 (Babylon ở phía nam và Athura ở phía bắc), nơi đây cũng là một trung tâm nghiên cứu và khoa học. Nhiều khám phá khảo cổ học đã cung cấp nhiều hiểu biết về thời kỳ đó.Các vị vua Ba Tư đầu tiên đã cố gắng duy trì các nghi lễ tôn giáo Marduk, nhưng dưới triều đại Darius III, việc thu thuế quá mức, căng thẳng của những cuộc chiến tranh liên tục, và bất ổn của các khu vực xung quanh đã dẫn đến sự phá hoại các đền thờ và kênh rạch chính của Babylon.