W roku 539 p.n.e. dokonała się kolejna zmiana hegemonii na Bliskim Wschodzie – Imperium Perskie zastąpiło Imperium Babilońskie. Persowie pod wodzą króla Cyrusa II Wielkiego uderzyli na Babilonię od wschodu. Jesienią 539 p.n.e. doszło do bitwy pod Opis nad rzeką Tygrys, w której armia babilońska została rozbita. Następnie perskie wojska pomaszerowały na sam Babilon, stolicę imperium. Według opisów starożytnych, Cyrus zdobył miasto praktycznie bez walki: miał przekierować wody Eufratu, by jego żołnierze dostali się do miasta korytem rzeki pod murami. Ostatni król Babilonu, Nabonid, został pokonany, a Cyrus tryumfalnie wkroczył do „świętego miasta”. Ogłosił się następcą dawnych władców i poszanował lokalne zwyczaje – w zachowanym Cylinderze Cyrusa władca ten przedstawia się jako wyzwoliciel Babilonu wysłany przez boga Marduka.
Przejęcie Babilonu przez Cyrusa oznaczało koniec Imperium Nowobabilońskiego i początek epoki perskiej dominacji. Cyrus Wielki włączył Mezopotamię do rozległego Imperium Achemenidów, które rozciągało się od Indii po Morze Śródziemne i stało się największym jak dotąd państwem w historii. Persowie słynęli z dość tolerancyjnego podejścia do podbitych ludów – Cyrus pozwolił m.in. powrócić do ojczyzny żydowskim wygnańcom, których wcześniej uprowadzono do Babilonu (koniec tzw. niewoli babilońskiej rozpoczętej w 586 p.n.e.). Imperium Perskie wprowadziło efektywny system administracji (satrapie zarządzane przez namiestników), wspólną sieć dróg i jednolity system podatkowy. Wydarzenia z 539 r. p.n.e. otworzyły okres ponad dwustuletniej hegemonii Persów na Bliskim Wschodzie – aż do czasu podbojów Aleksandra Wielkiego.