Les niveaux anciens de Babylone n'ont pu être fouillés, à l'exception de quelques résidences paléo-babyloniennes, et les textes n'apportent pas d'informations suffisantes pour connaître l'aspect de la ville à ces périodes.
L'essentiel des connaissances sur Babylone porte donc sur la période néo-babylonienne (-624/-539) et la période achéménide (-539/-331), les mieux connues par les résultats des fouilles archéologiques et les différents textes locaux ou extérieurs. Les premières n'ont dégagé qu'une maigre partie du site, mais elles ont permis de connaître les principaux monuments officiels (palais et temples), un quartier résidentiel, ainsi que les remparts et les portes, donnant une vue d'ensemble du site. Leur comparaison aux sources textuelles cunéiformes permet de préciser la vision d'ensemble de la ville, tandis que les textes des auteurs grecs les mieux informés (Hérodote et Ctésias) apportent également des informations exploitables. À cela s'ajoutent divers textes cunéiformes, comme les inscriptions royales commémorant des travaux importants ou des sources de nature gestionnaire et administrative donnant des informations sur la société, l'économie et l'organisation politique de la ville ainsi que des textes religieux rapportant des pratiques cultuelles et illustrant le statut sacré de la ville.
Porte d'Ishtar, reconstruite au Pergamonmuseun de Berlin
À son apogée, le site de Babylone couvre près de 1000 hectares, ce qui en fait le plus vaste ensemble de ruines de l'Antiquité mésopotamienne et même proche-orientale, couvrant aujourd'hui plusieurs tells. Les estimations du nombre d'habitants y ayant résidé sont quasiment impossibles. Quoi qu'il en soit, c'est manifestement une ville très peuplée entre la période néo-babylonienne et le début de la période achéménide, qui peut être vue comme la première « mégapole » de l'histoire, débordante d'activité, qui a frappé l'imagination des témoins extérieurs. L'espace urbain de Babylone est très inégalement connu, les quartiers centraux ayant surtout fait l'objet de fouilles, en premier lieu autour des complexes monumentaux. Plusieurs aspects de son urbanisme ont été repérés par les fouilles que complètent les sources épigraphiques : les remparts, les cours d'eau, et quelques quartiers résidentiels. Dans ces derniers, plusieurs lots de tablettes ont été trouvés et ont permis de mettre en lumière certains aspects de la vie des anciens Babyloniens, qui sont également éclairés par les trouvailles de sépultures sur le site ou à sa proximité.
L'espace urbain de Babylone peut être divisé en trois entités, les deux premières étant les plus anciennement peuplées et les plus densément occupées aux époques néo-babylonienne et perse, le troisième ne s'intégrant dans la ville qu'à une époque récente, sans doute celle de Nabuchodonsor II. Le centre de la ville de Babylone est situé sur la rive gauche de l'ancien cours de l'Euphrate. L'espace situé sur cette rive entre le fleuve et la limite orientale de l'enceinte intérieure dispose des principaux monuments de la ville, à commencer par le secteur palatial, situé sur le tell du Kasr, et le secteur du temple de Marduk, l'Esagil, sur le tell Amran ibn Ali, jouxté au nord par sa ziggourat, Etemenanki, dont il ne reste plus que les tracés sur le sol dans une dépression appelée Sahn. À l'est du complexe religieux se trouve le site du Merkes (« centre ville »), où un quartier résidentiel a été mis au jour. Suivant le texte Tintir, cette partie de la ville est divisée en six quartiers portant pour la plupart des noms sumériens.
Le deuxième ensemble est construit sur la rive droite de l'ancien cours de l'Euphrate. Il n'a pas été fouillé, notamment parce qu'il est couvert en partie par le cours actuel du fleuve et sans doute aussi parce qu'il ne comportait pas les monuments les plus visibles. Il est impossible de déterminer s'il a été occupé parallèlement à la rive gauche ou bien s'il s'agit d'une extension plus tardive de la ville qui aurait franchi le fleuve pour occuper plus d'espace. Cette partie est entourée par une enceinte formant une seule entité avec l'ensemble précédent. Elle donne à ces deux zones réunies, la ville intérieure, une forme rectangulaire que le fleuve coupe en deux dans le sens nord-sud.
Murs, reconstruits
Le troisième et dernier ensemble est un vaste triangle protégé par une enceinte construite à l'époque néo-babylonienne autour de la première zone, et remontant jusqu'à 2,5 kilomètres vers le nord de cette dernière, sur le tell Babil, où se trouvait le seul monument connu de cette partie de la ville, le « palais d'Été ». Cette troisième zone est à peine mieux connue que la deuxième, et n'était sans doute pas urbanisée dans sa totalité, car elle pouvait comporter des espaces agricoles. Au-delà des murailles se trouvaient plusieurs villages qui peuvent être considérés comme des faubourgs de Babylone, peuplés par des communautés agricoles exploitant les champs de la campagne environnante, mentionnés dans des textes économiques.
D'après Wikipédia