Als Erbil unter medischer Herrschaft war, siedelte Kyaxares I. Stämme der Sagartier aus dem Zagros hier an. Als die Achämeniden die Meder ablösten, führte der Meder Phraortes einen Aufstand gegen Dareios I. an. Dareios I. besiegte die Aufständischen 521 v. Chr. und ließ dies auf der Behistun-Inschrift verewigen. 331 unterlag der persische Großkönig Dareios III. in der Schlacht von Gaugamela unweit von Arbela dem makedonischen König Alexander dem Großen. Die Schlacht wurde auch als Schlacht von Arbela bekannt, angeblich, weil den Makedonen Gaugamela als zu unbedeutend erschien (Strabo, Geographika 16, 3). Nach der Niederlage der Perser gegen Alexander den Großen wurde Erbil Teil des Seleukidenreiches. In klassischer Zeit war die Stadt unter ihrem aramäischen Namen Arbela bekannt. Die Griechen nahmen an, dass Arbela von Arbelus, dem Sohn des Athmoneus gegründet worden war (Strabo, Geographika 16, 3). Erbil war Hauptstadt des Fürstentums Adiabene. Mit dem Sieg von 141 v. Chr. wurde Mithridates I. von Parthien zum Herrscher Mesopotamiens. Mehrfach wechselte die Stadt zwischen Parthern und Seleukiden. 88 v. Chr. eroberte Tigranes Erbil und besetzte Adiabene. Als die Römer Armenien bedrohten, bot er den Parthern als Gegenleistung für ihre Hilfe gegen Rom Adiabene an.