נבוכדנאצר בנה מחדש את בבל: חומות כפולות אדירות, ארמונות, מקדשים, הזיגורט הגדול ושער אישתר. על אלפי לבנים בעיר הוטבע שמו. לפי מסורת שמביא סופר בבלי מאוחר, הוא בנה גם את ״הגנים התלויים״ לאשתו — אבל עד היום לא נמצאה הוכחה ברורה שהם היו קיימים.
בתנ״ך הוא מוכר בעיקר מספרי מלכים, ירמיהו ודניאל. בשנת 586 לפני הספירה (יש חוקרים שאומרים 587) כבש את ירושלים, שרף את בית המקדש הראשון והגלה חלק גדול מהעם לבבל. ״על נהרות בבל, שם ישבנו גם בכינו״ — כך מתארים תהלים את הגלות. כמה עשרות שנים אחרי מותו כבש כורש הפרסי את בבל, והתיר ליהודים לחזור.