«Наказание реки», которое Геродот представляет как самодурство, было на самом деле вполне обдуманным предприятием – снова спустить воду с затопленной местности и сделать её проходимой. Только после этого Кир продолжил поход. Вавилонское войско встало лагерем у города Опис, прикрывая переправы через Тигр. Но Кир в 20-х числах сентября неожиданно обошел Мидийскую стену с запада. Посланный Киром корпус Угбару осадил Вавилон, в котором находился сильный гарнизон во главе с сыном Набонида Валтасаром. Сам же Кир ударил в тыл стоящей у Описа армии Набонида. В сражении у Описа, которое произошло в самом конце сентября, вавилонская армия потерпела жесточайшее поражение и бежала. Набонид с немногими приближенными хотел отступить к Вавилону, но путь туда был отрезан войсками Угбару, и Набонид укрылся в Борсиппе. 10 октября был захвачен без боя Сиппар, а 12 октября, согласно вавилонским источникам, Угбару вступил в Вавилон. Как пишет Геродот, Кир велел отвести реку и вступил в город по её руслу, в то время как жители справляли какой-то праздник. Но современная событиям Вавилонская хроника ничего об этом не говорит, и поэтому многие историки считают сообщение Геродота недостоверным. Валтасар, пытавшийся оказать сопротивление персам в центре города, был убит.
Согласно Библии, в ночь взятия Вавилона персами на устроенном Валтасаром последнем пиру, он святотатственно использовал для еды и напитков священные сосуды, вывезенные его отцом из Иерусалимского храма. В разгар веселья на стене появились начертанные таинственной рукой слова на иврите: «мене, мене, текел, упарсин». Пророк Даниил истолковал надпись, в переводе с иврита означающую: «Исчислено, исчислено, взвешено, разделено», – и расшифровал ее как послание Бога Валтасару, предсказав скорую гибель ему и его царству. В ту же ночь Валтасар погиб.
Угбару, наместник Гутиума, который командовал персидскими войсками, вступившими в Вавилон, немедленно принял меры по предотвращению в городе резни и грабежей. Набонид, узнав о падении Вавилона и гибели Валтасара, покинул Борсиппу, вернулся в Вавилон и добровольно сдался в плен. 29 октября 539 года до н. э. в город вступил и сам Кир, которому была устроена торжественная встреча. «3-го арахсамну (29 октября), – продолжает хроника, – Кир вступил в Вавилон. [Улицы] перед ним были устланы ветвями. Мир в городе был установлен. Кир объявил мир всему Вавилону». Пленный Набонид без лишнего шума был отправлен в почётную ссылку в отдаленную Карманию на востоке Ирана, где и окончил свои дни.
