Ассирийский царь Асаргаддон, который в 680 году начал восстанавливать Вавилон, описывал его как квадрат, окруженный стенами, со стороной в 30 ашлу (3600 локтей); следовательно, периметр городских стен составлял 14 400 локтей (около 7200 м). То же самое сообщает и вавилонский царь Набонид. По словам Геродота, Вавилон имел «вид четырехугольника, каждая сторона которого содержит в себе 120 стадий (22,2 км), число всех стадий, составляющих окружность города, — 480 (88,8 км). Греческий врач и писатель Ктесий, на рубеже V и IV вв. до н. э. живший при персидском дворе, определял периметр стен Вавилона в 360 стадий (66,6 км), а сподвижники Александра Македонского, побывавшие в Вавилоне лет семьдесят спустя, — в 365 стадий (67,5 км).
Как показали раскопки Р. Кольдевея, на самом деле Вавилон представлял собой в плане вытянутый с запада на восток почти правильный четырехугольник с периметром стен 8150 м и площадью около 4 кв. км. Стороны этого четырехугольника были сориентированы по четырем «ветрам», то есть по четырем сторонам света, которые у вавилонян не совпадали с нашими: вавилонский север (ильтану) соответствовал нашему северо-северо-западу, юг (шугу) — юго-юго-востоку, запад (амурру) — юго-западу-западу, а восток (шаду) — северо-востоку-востоку. Река Евфрат, протекая с севера на юг, делила город на две неравные части: на левом берегу находился Старый город, а на правом — меньший по размерам Новый город, который, по существу, являлся пригородом Вавилона. Городской центр и наиболее важные постройки находились на восточном берегу.
Вокруг Вавилона располагались финиковые и фруктовые сады, виллы богатых горожан, поселки и хутора, где жили земледельцы и садоводы. Царь Навуходоносор II возвел вокруг этих предместий на левом берегу Евфрата внешнюю стену длиной почти 18 км. Изумленный Геродот сообщает, что оборонительные стены Вавилона с многочисленными башнями — внешняя и внутренняя — были столь широки, что по ним могли свободно разъехаться две колесницы, запряженные четверкой лошадей. Археологические раскопки подтвердили его свидетельство. Через каждые пятьдесят метров вдоль стен стояли сторожевые башни. На внутренней стене их было 360, на внешней — 250. Это было самое грандиозное из всех когда-либо существовавших на свете городских укреплений. Раскопанная в 1899 году археологами, эта стена свидетельствует о том, что Вавилон был самым крупным городом древнего Востока. А если принять, как во времена Средневековья, что город — это «обнесенное стеной поселение», то Вавилон был и остается самым большим городом, когда-либо существовавшим на Земле. С учетом территории в пределах этой стены общая площадь «Большого Вавилона» достигала 10 кв. км. Его население составляло не менее полумиллиона человек. Даже по современным масштабам Вавилон можно считать крупным городским центром, а по сравнению с прочими древними городами он выглядел настоящим гигантом. В западной половине Древнего мира (без Индии и Китая) с ним по размерам могли соперничать только Ниневия, Карфаген, Александрия и Рим, причем последних три города — только спустя 300–400 лет после эпохи Навуходоносора II. Гигантские древние города Индии и Китая выросли только в III веке до н. э. Таким образом, в VI–IV вв. до н. э Вавилон вообще не имел соперников во всем мире.
Улицы Вавилона, торжественная Дорога процессий, дворцы и 53 храма поражали своим сказочным великолепием. Геродот, посетивший Вавилон в V веке до н э., так описал его:
«Город этот таков. Лежит он в обширной равнине, имеет вид четырехугольника, каждая сторона которого содержит в себе сто двадцать стадий; число всех стадий, составляющих объем города, четыреста восемьдесят. Такова величина города, а устроен он так прекрасно, как ни один известный нам город. Вавилон прежде всего окружен рвом, глубоким, широким и наполненным водою, за рвом следует стена шириною в пятьдесят царских локтей, царский локоть больше обыкновенного на три пальца».
Навуходоносор провел на территории Старого города огромные реставрационные работы. При нем началась реконструкция храмов Эмах, Нинур и богини Иштар. Он обновил стены канала Арахту, построил деревянный мост на каменных опорах через Евфрат и канал Либил-хигалла, отстроил южную часть города с ее роскошными дворцами, перестроил и украсил храмовый комплекс Мардука, верховного бога Вавилона — Эсагилу.
Предшественники Навуходоносора употребляли для постройки высушенный на солнце кирпич-сырец, традиционный для городов Двуречья, который под воздействием ветра и непогоды довольно быстро разрушался. Навуходоносор же стал применять настоящий обожженный кирпич.