Etter at det nyassyriske rike falt, ble Harran festningen til det en gang så veldige rikets siste konge Ashur-uballit II som hadde trukket seg tilbake fra Nineve da hovedstaden ble herjet av Nabopolassar av Babylon og hans mediske allierte i 612 f.Kr. Harran ble beleiret og til sist erobret av Nabopolassar og Kyaxares i 610 f.Kr. Den ble kortvarig gjenerobret av Ashur-uballit II og hans egyptiske allierte i 609 f.Kr. før den endelig falt til medere og babylonerne. Den siste kongen fra den nybabylonske perioden, Nabonidus, kom faktisk opprinnelig fra Harran, slik som det er påbevist fra tempelet på en stele av hans mor Adad-Guppi som det er antatt var av assyrisk opprinnelse. Byen ble en bastion for dyrkelsen av måneguden Sin i løpet av Nabonidus' styre fra 555-536 f.Kr., mye grunnet forskrekkelsen for byen Babylon i sør hvor Marduk forble den fremste guddommen.