Um sistema duplo de muralhas cercava Babilônia, fazendo-a parecer inexpugnável.

A fortificação interna, construída de tijolos de barro, consistia em duas muralhas. A muralha interna tinha 6,5 m de grossura. A muralha externa, situada a 7 m de distância, tinha cerca de 3,5 m de espessura. Estas muralhas eram reforçadas por torres defensivas, que também serviam para reforçar a estrutura das muralhas. A uns 20 m fora da muralha externa, havia um cais feito de tijolo cozido, assentado em betume. Fora desta muralha havia um fosso ligado ao Eufrates ao N e ao S da cidade. Este fornecia tanto suprimentos de água como proteção contra exércitos inimigos. Documentos babilônicos indicam que oito portões davam acesso à cidade. Até agora, descobriram-se e escavaram-se quatro dos portões de Babilônia.

A fortificação externa ao L do Eufrates foi acrescentada por Nabucodonosor II (que destruiu o templo de Salomão), cercando assim uma grande área da planície ao N, ao L e ao S, para que aqueles que vivessem perto pudessem fugir para ali em caso de guerra. Esta fortificação externa também consistia em duas muralhas. A muralha interna, feita de tijolos não cozidos, tinha cerca de 7 m de espessura e estava reforçada com torres defensivas. Mais além dela, a uns 12 m, havia a muralha externa de tijolos cozidos, feita em duas partes, interligadas pelas suas torres: uma tinha quase 8 m de espessura, e a parte anexa tinha cerca de 3,5 m de espessura.

Nabonido ligou as extremidades da fortificação externa por construir uma muralha ao longo da margem oriental do rio. Esta muralha tinha cerca de 8,5 m de espessura e também tinha torres, bem como um cais de 3,5 m de espessura.

Heródoto, historiador grego do quinto século AEC, diz que o rio Eufrates era flanqueado em ambas as margens por um cais contínuo, separado da cidade propriamente dita por muralhas que tinham portões. Segundo ele, as muralhas da cidade tinham cerca de 90 m de altura, 26,5 m de espessura e uns 95 km de comprimento. No entanto, parece que Heródoto exagerou os fatos a respeito de Babilônia. A evidência arqueológica mostra que Babilônia era muito menor em tamanho, sendo a fortificação externa muito menor em comprimento e altura. Não se encontrou nenhuma evidência para confirmar a existência dum cais beirando a margem ocidental do rio.

Havia ruas atravessando as cidades desde os portões nas muralhas maciças. O Caminho das Procissões, a avenida principal, era pavimentada, e os muros ao longo dela eram decorados com leões. (FOTO, Vol. 2, p. 323)