当然，从尼布甲尼撒二世的时代开始，巴比伦人就一直在用其他手段解决自己骑兵羸弱的困境。类似中国古代长城的防御工事，从东面的底格里斯河岸一直修筑到西面的幼发拉底河为止。这段长城将美索不达米亚一分为二。因最初被用于抵御米底帝国的骑兵队伍，被形象地称呼为米底长城。在整段工事的前面，还有一条方便内陆水运而开挖的运河掩护。
居鲁士大帝显然不希望自己的军队在攻坚战中磨损太多。尽管他手中不乏来自吕底亚、希腊和亚述的工程师，却还是别出心裁地进行了分进合击。这一年，波斯军队开始在伊朗高原西北部的金德斯河进行了大规模土工作业。金德斯河是底格里斯河的重要支流，居鲁士原本计划让军队用皮筏和架桥的手段渡河，但在自己轻率地骑马入水后，发现河水过于湍急。于是他下令在两岸挖出了多达360道壕沟，将河水逐渐排出去。整个工程期间，另有一支由仆从为主的波斯军队从北方直接南下，同巴比伦人的守军沿着米底长墙对峙，吸引对方的注意。
第二年，即公元前539年的秋季，完成土工作业的波斯军队迅速越过金德斯河南下。驻守在米底长墙一带的守军惊慌失措，处境就像两千多年后被德军迂回了马奇诺防线的法国人一样无助。居鲁士的部队渡河南下后，很快抵达了他们的第一个目标——与米底长城防线隔河呼应的欧比斯城。这座城市是巴比伦人防御长墙防线侧翼的一个重要据点。由于担心波斯军队绕开这里，守军主动出城迎战。
之后发生的欧比斯战役，成为了一场一边倒的屠杀。巴比伦军队以传统的亚述军阵布置，用战车和轻骑兵掩护侧翼，利用重步兵的中心突破来击穿对方防线。但笨重的战车很快就遭到波斯与米底骑兵的夹击，并被迅速击败。掩护战车的轻骑兵也被伊朗铁骑们杀得四分五裂。波斯步兵的各种中远程火力，成功压制了巴比伦人。当轻步兵被击溃后，坚持作战的重步兵纵队就陷入了波斯各族部队的包围。纵然有重甲和大盾牌的护卫，也无法在体力消耗后继续维持严密的队形。
最终，欧比斯城的守军主力被屠杀殆尽。米底长墙的侧翼防御被彻底击溃，整段工事上的守军都成了瓮中之鳖。那波尼德随即下令全军从北方撤退，自己则带着主力军队北上救援。居鲁士则成功越过底格里斯河，同仆从军们汇合，迅速向南追击。
但巴比伦军队的反应速度还是超出了居鲁士的估计。在那波尼德率领的主力军队赶到后，他们又在南方的西帕尔附近建立了第二道防线。守军用就地挖掘的泥土，迅速构筑了一条新的临时长墙，并用挖掘出的壕沟作为掩护。居鲁士只得再次进行迂回作战，在留下仆从军进行仰攻后，带着最精锐的部队渡过幼发拉底河，直接杀向巴比伦主城。
公元前539年秋末，波斯军队准备包围世界第一大城市——巴比伦。然而，他们很快发现这座横跨幼发拉底河两岸的雄伟城市，实在是太大了。波斯军队有限的兵力根本不足以完成包围任务。尽管那波尼德将大量军队带去了北部防线，但留在城内的守军和临时动员起来的民兵，数量上依然多过波斯人的快速前进分队。更何况，巴比伦本身的防御设计在当时堪称最佳。
在波斯人拿下巴比伦城后的一个世纪，古希腊历史学者希罗多德曾拜访过这座威名远播的大城。当时的巴比伦虽然已经因为屡次反叛而被波斯人拆除了防御设施，但留下的巨大遗址仍然让希罗多德惊叹不已。整座城市以一个巨大的正方形横跨在幼发拉底河两岸，由泥砖和沥青建造而成的城墙不仅高耸而且厚实，其宽度足以让一辆驷马战车在城墙上驰骋。为了保护城墙不被外敌攻占，城墙上的塔楼往往沿着城墙的前后两侧成双成对地建造，这种严密程度在当时的世界上可谓绝无仅有。
在宽广的护城河内，是8座以城市信仰的神的名字来命名的城门。城门本身由青铜浇筑，非常坚固。最大的是以巴比伦的战争和生育女神伊西塔命名的北门。此门毗邻幼发拉底河，连接护城河的河道宽达1里，也正好从这个门的边上贯穿全城。由于此门的重要性，尼布甲尼撒二世曾三次对这个门的设施进行修缮，筑起了四个塔楼组成的防御网络。
至于城市的内部，还有诸如王宫和主神马尔杜克的神庙等坚固建筑，这些承担卫城要塞职责的建筑为守军提供了坚实的防御依托。城里平均高度可达3-4层的普通住宅和复杂的街道也是守军进行巷战防御的有利条件。因此，要拿下巴比伦，强攻绝不是一个好的选择。
然而，巴比伦城也难以出现很多超级大城市所会面临的物资匮乏。除了城里的储备物资，内城的东面、北面和南面都有大小不等的农产区，这些田地由外城的坚固城墙保护。即便被包围，巴比伦城内依然可以进行农业生产。当地的优质耕地可以确保小麦的收成达到种子的200-300倍之多。无花果、橄榄、葡萄以及枣椰子树，也可以提供各类其他口粮。
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