Не менее грандиозны были работы для укрепления Вавилона. Кроме ограждавших древний город Имгур-Бела и Нимитти-Бела не было стен для защиты частей города, возникших вне их. Навуходоносор выстроил стену к востоку от города в прямом направлении с севера на юг. Но город рос при нём слишком быстро; пришлось отступить ещё далее к востоку и заключить город в тройную стену, шедшую под углом от Евфрата к северу, от дачного дворца до Евфрата, против Борсиппского канала. Стены были выстроены из кирпичей с асфальтом и были «вышиной с гору»; вдоль её по ту сторону был выкопан ров со скатами, обложенными кирпичами с асфальтом. «Дабы бранная буря не разразилась над Имгур-Белом, стеной Вавилона,  — говорит царь — я повелел защитить Вавилон с востока в расстоянии четыре тысячи локтей большой стеной…» Общая толщина всех трёх стен, с засыпанным землёй промежутком, доходила до 30 метров. Длина северо-восточной стороны — около четырёх тысяч локтей (около 2 км); приблизительно через каждые сорок четыре локтя (18 — 19 м) была башня.

Далее, надписи в Вади Брисса и Ксенофонт говорят ещё о сооружении так называемой Мидийской стены. От берега Евфрата у Вавилона до Киша, а затем от Сиппара до Описа, то есть от Евфрата до Тигра, были насыпаны валы, обложенные кирпичами с асфальтом. Целью этой работы было, по словам Навуходоносора, «на расстоянии двадцати двойных часов от города собрать воды, подобные водам моря, вокруг города», то есть в случае неприятельского нашествия затопить всю окружающую местность, среди которой вавилонская область могла бы выдаваться, подобно острову. Устроенные им сооружения имели целью сделать Вавилон недоступным или, по крайней мере, на время задержать неприятельское войско.

Вавилон стал центром международной торговли. Велось дорожное строительство, много внимания уделялось искусственному орошению. В частности, около Сиппара был создан большой бассейн, откуда шло много каналов, с помощью которых регулировалось распределение воды во время засухи. В Вавилоне велось интенсивное строительство. Навуходоносор достроил вавилонский зиккурат Этеменанки, доведя его высоту до 90 м, перестроил Эсагилу и придал ей небывалую пышность, а также построил новый дворец. Но в то же время ряд крупных городов управлялся советом старейшин во главе со жрецом. Клинописные источники рисуют картину полной зависимости Навуходоносора от жреческой корпорации. Навуходоносор II умер в ночь на 7 октября 562 года до н. э., после 43 лет правления.

Навуходоносор в иудейской и исламской традициях

Навуходоносор неоднократно упоминается в Библии и Талмуде. Под именем נְבוּכַדְנֶאצַּר он является одним из действующих лиц библейской Книги Даниила (по мнению большинства учёных, II век до н.э.). По книге, ко двору Навуходоносора прибывают четыре иудейских отрока, в числе которых Даниил. При дворе они подвергаются различным испытаниям, которые чудесным образом преодолевают. Так, в течение десяти дней им дают только воду и овощи, но отроки становятся полнее и красивее видом. Навуходоносор призывает мудрецов объяснить значение его снов, угрожая им смертью, но лишь Даниилу удается истолковать сновидения. Навуходоносор ставит золотого идола, которому под страхом смерти заставляют поклониться «все народы, племена и языки». Друзья Даниила отказываются поклониться, за что их бросают в печь, пламя которой сжигает всех, кто к ней подходит. Однако отроки остаются невредимы, и Навуходоносор признает Бога евреев «Богом богов», о чем заявляет всему миру. В конце царствования Навуходоносор также страдает от тяжкой болезни, напоминающей ликантропию, и состоящей в том, что человек воображает себя каким-либо животным. Он признает «Бога богов» и исцеляется. Вся эта житийная легенда не имеет исторических подтверждений; кроме того, по мнению известного ассириолога В. фон Зодена, в библейском образе Навуходоносора смешались представления о разных царях.

В предании, изложенном в кумранском тексте «Молитвы Набонида» (4Q242, вторая половина I века до н.э.), вавилонским царем, «в течение семи времен» страдавшим от болезни и исцелившимся при помощи иудейского ясновидца, является Набонид.

Библия неоднократно упоминает золотые и серебряные сосуды, вывезенные при Навуходоносоре из иерусалимского храма (2 Пар 36:7, 10) и возвращенные позднее, при Кире (1 Езд 1:7, 8; 5:13-15). В Книге Юдифи Навуходоносор представлен царем Ассирии, резиденция которого находится в Ниневии; он совершает многочисленные завоевательные походы.

Согласно Книге Товита «Навуходоносор и Асуир» были теми, кто захватил Ниневию (Тов 14:15).

Библия называет Валтасара сыном Навуходоносора (Дан.5:2, 11, 18-22; Вар 1:11-12); Навуходоносор и Валтасар предстают в ней двумя последними правителями Вавилонии.

Исламская традиция знает Навуходоносора под именем Бухт На́ссар, известна «эра Бухт Нассара». Это сатрап (marzabān) Сасанидского государства; он воевал с арабами, вторгся в Египет, а также изгнал 18 тысяч евреев и выбросил Тору в колодец.

Образ Навуходоносора II в литературе и искусстве

• Набукко (опера)