Nebukadnezar II. reparierte und erweiterte den alten Palast und baute etwa 2 km n. einen Sommerpalast. Auch errichtete er eine umfangreiche Terrassenanlage auf Gewölbebögen, bekannt als die Hängenden Gärten von Babylon und gepriesen als ein „Wunder der Antike“.

Die äußere Befestigungsanlage ö. des Euphrat wurde von Nebukadnezar II. (der Salomos Tempel zerstörte) hinzugefügt, wodurch ein großer Teil der im N, O und S gelegenen Ebene eingeschlossen wurde, damit die in der Nähe lebenden Menschen im Kriegsfall dorthin fliehen konnten. Diese äußere Befestigungsanlage bestand ebenfalls aus zwei Mauern. Die Innenmauer aus ungebrannten Ziegeln war rund 7 m stark und durch Verteidigungstürme gesichert. Davor, etwa 12 m entfernt, befand sich die Außenmauer aus gebrannten Ziegeln, zusammengesetzt aus zwei Teilen, die durch ihre Türme verbunden waren: ein Teil war fast 8 m breit und der anschließende Teil ungefähr 3,5 m.