在亞述帝國岌岌可危之時，居住在兩河流域南部的塞姆族迦勒底人首領納波帕拉沙爾（Nabopalassar）趁機逐漸控製了巴比倫尼亞。公元前626年，他自立為巴比倫王（公元前626—前605年在位），建立了新巴比倫王國（公元前626—前539年），亦稱迦勒底王國。
迦勒底人部落大約在公元前第一千紀初進入兩河流域南部，曾長期與亞述人進行鬥爭，他們在語言上與巴比倫人同屬塞姆語係，因此很快與他們融合在一起。迦勒底王國在納波帕拉沙爾之子尼布甲尼撒二世（Nebuchadnezzar Ⅱ）統治時期（公元前604—前562年），其政治、經濟和文化發展進入全盛期。公元前586年，尼布甲尼撒二世滅亡猶太王國，將其國王、王公貴族及民眾擄至巴比倫，巴比倫城成為當時近東地區的重要經濟和文化中心。他所建立的“空中花園”被譽為古代世界七大奇跡之一。但迦勒底人統治的強盛期很短，因為他們沒有強大的軍隊作為支柱。公元前539年，波斯王居魯士二世攻入巴比倫尼亞，巴比倫城不戰而降，末代國王納波尼德（Nabonidus，公元前555—前539年在位）被俘，新巴比倫王國滅亡。從此，兩河流域長期處於外族統治之下，其人民獨立的曆史不複存在。
圖4.48 新巴比倫王國國王納波尼德雕像
但兩河流域的文明與文化並未因此而中斷，它們還在不同程度上繼續發展。在塞琉古王朝時期（公元前305—前64年），巴比倫數學和天文學的發展到達了一個新階段。
[1] Norman Yoffee and George L.Cowgill eds.，The Collapse of Ancient States and Civilizations，Tucson：The University of Arizona Press，1991，p.59.
[2] 《蘇美爾王表》中記載的曆朝曆代的君王統治的時間順序大體上是準確的，但各個城邦及君王統治的時間有時是同時的，且各王統治的以萬年計的具體時間要麽具有明顯的誇大成分，要麽是根據我們目前所掌握的知識還無法理解。