守该地的迦勒底贵族那波帕拉沙尔自立为王，建立新巴比伦王国，并与伊朗高原西北、同受亚述统治的米底人结成同盟，于公元前612年攻陷亚述首都尼尼微，亚述帝国覆亡，遗产被新巴比伦王国及米底瓜分。
古典时期至晚期.亚述和巴比伦尼亚被阿契美尼德王朝统治了将近2个世纪。阿契美尼德亚述成为帝国主要的兵源和经济的粮仓。美索不达米亚亚拉姆语成为帝国的通用语。在公元前330年，美索不达米亚被亚历山大大帝征服。