Начало царствования Набонида ознаменовалось волнениями в Сирии и Палестине, что привело к войне, длившейся в течение 554—553 гг. В 553 г. пришли известия о начавшейся серьёзной войне между персидским царём Киром II и Астиагом, царём Мидии. Набонид, который, возможно, и без того находился с Мидией во враждебных отношениях, счёл момент подходящим для того, чтобы занять свою родину — Харран, находившуюся на территории, подвластной Мидии, и приступить к перестройке тамошнего храма бога Сина. Это мероприятие было связано с попытками распространить новое религиозное учение, приверженцем которого был Набонид, поэтому оно вряд ли могло создать царю популярность среди вавилонского жречества, несмотря даже на значительную строительную деятельность Набонида в Сиппаре, Уре и других вавилонских городах. Набонид предпринял завоевание Теймы (по-видимому, оазиса в северной части Центральной Аравии), а с 549 г. перенёс туда свою постоянную резиденцию. Одним из результатов переселения престарелого царя в Тейму было то, что он не мог принимать участия в ежегодных обрядах возведения на трон, справлявшихся в храме Мардука, и поэтому, с точки зрения жречества, не имел более права на престол. Видимо, это знаменовало разрыв Набонида со жречеством Вавилона. Фактическим правителем в столице остался сын Набонида — Валтасар (Белшаррусур).
Завоевание Вавилона персами
Между тем в 550 г. до н. э. персидский царь Кир покорил Мидию. Готовясь к борьбе, Вавилония, по некоторым известиям, вступила в союз с Египтом и Лидией (в Малой Азии). Но Киру удалось в 546 г. завоевать всю Малую Азию, включая Лидию, причём его войска прошли вдоль вавилонской границы. После покорения Лидии персы стали явно готовить поход на Вавилон. Набонид и Валтасар рассчитывали, видимо, отсидеться за мощными укреплениями, сооружёнными ещё Навуходоносором. Однако решающим оказалось то, что к моменту персидского наступления в 538 г. они лишились всякой поддержки в стране.
Торгово-ростовщическая верхушка рабовладельцев и жречество не видели для себя пользы от царствования Набонида; им мерещились обширные рынки державы Кира, и они не усматривали ничего плохого в том, что горный «варвар» станет в конце концов вавилонским царём, как были до него вавилонскими царями, например, касситы и халдеи. Вавилонское войско, вероятно наполовину наёмное, наполовину набранное насильно, при этом долго находившееся в бездействии, не имело ни нужной боевой подготовки, ни охоты драться с армией, покорившей в течение немногих лет две крупнейшие державы. Широкие народные массы были безразличны к судьбе рабовладельческого государства, которое приносило им одни лишь непосильные тяготы, разорительные повинности и непрестанные поборы.
В 538 г. началось наступление персов и мидян вниз по долине реки Диялы. После сражения под Описом, у впадения этой реки в Тигр, персы без боя миновали Мидийскую стену Навуходоносора и заняли Сиппар.
Широко известна легенда, рассказанная в «Книге Даниила» в Библии о том, что Валтасар пировал во дворце, когда на стене появились буквы, начертанные огненной рукой и предвещавшие падение Вавилона в ту же ночь. Образ деспота, пирующего во дворце и неспособного понять знаки, предвещающие его неминуемую гибель, вошёл в демократическую и революционную поэзию XIX и XX вв. н. э.
Вавилон был взят при следующих обстоятельствах: Набонид вернулся в Вавилон и вместе с Валтасаром заперся в цитадели. Но когда персидские войска оказались под стенами Вавилона, перед ними ворота были открыты без боя. Сражались только во дворах дворца-цитадели; Набонид был захвачен в плен и позже отправлен в почётную ссылку в Карманию, на востоке Ирана; Валтасар был убит. Характерно, что персы взяли под охрану вавилонские святилища, и культ отправлялся всё время беспрепятственно. Когда же через некоторое время Кир лично явился в Вавилон, была составлена надпись-манифест, в котором Кир присвоил себе традиционную титулатуру вавилонских царей и выражал порицание «безбожному» правлению Набонида. Статуи богов, свезённые Набонидом в Вавилон перед осадой, были возвращены на их прежние места. Жречеству Вавилонии персы оказывали всяческое покровительство.
Формально Вавилонское царство просуществовало ещё некоторое время и после этого, так как цари персов продолжали одновременно именоваться «царями Вавилона». Но надежды вавилонской знати на ведущую роль в Персидской державе не оправдались. На Вавилонию была наложена дань, которая около 500 г. до н. э. составляла более 30 т серебра в год; даже Египет уплачивал меньше — 20 т. В остальном хозяйственная и внутренняя политическая жизнь Вавилонии мало изменилась, но этнический состав населения стал значительно более пёстрым: появились малоазийские, египетские и иранские воины и купцы; много персов осело здесь, войдя в число вавилонских землевладельцев и рабовладельцев. Положение народных масс всё более ухудшалось под двойным гнётом собственного господствующего класса и персидской деспотии.