公元前年春，亚历山大入主巴比伦，并以这座古城作为征服地区的中心，直到亚历山大东征回到巴比伦，巴比伦正式成为了新帝国的首都。亚历山大在征服巴比伦后，就在之前巴比伦城市空间格局的基础上，进行了一些改造：加入希腊本土所特有的建筑，重修巴比伦的神庙和古代建筑，并与巴比伦的祭司合作，修建希腊奥林波斯宗教的神庙并且继续巴比伦新城的修建。
但亚历山大在公元前年便英年早逝，这导致巴比伦成为了他的继承者们争夺的焦点之一，亚历山大的改造计划也搁浅了。他改造计划的大部分希腊式建筑并未付诸修建。但修建的小部分希腊式建筑还是给这个城市注入一些希腊因素。
一、希腊化之前
希腊化之前，希腊人关于巴比伦的记载，多来自于希罗多德的《希波战争史》和克特西亚斯的《波斯史》，前者的记载所采取的是“有闻必录”的原则，有关巴比伦的史料的来源的真实性就值得商榷，且希罗多德本人是否真的去过巴比伦也是后世史学家所争论的一个问题。
后者的记载是根据作者在波斯大王阿塔薛西斯身边担任御医的经历和波斯帝国的官方记载来写，不过他的著作中多是记录宫廷故事和奇闻异事以及纠正希罗多德书中对于波斯中一些不实记载，对巴比伦城市方面的记载相对较少。
希腊化时期，巴比伦神庙祭司贝洛苏斯所写的《巴比伦尼亚志》记载了巴比伦城的起源、历史、发展、风俗、宗教和城市结构，《巴比伦尼亚志》关于巴比伦城的记载是相对可信的，贝洛苏斯是生活在希腊化时期的巴比伦人，其掌握了关于这座城市在希腊化时代变迁的一手资料，但不幸的是此书现今已经失传。其他古典作家多生活在公元前2到公元前1世纪，他们的著作中关于巴比伦史料的来源尚不可知，但他们的写作依然依赖于以上三本著作。
古希腊地理学家斯特拉波的《地理学》对于巴比伦城的记载集中于巴比伦的世界奇观——空中花园和城墙上。根据斯特波拉的记载，巴比伦的城墙有斯塔德（约71.2千米）长，宽度有32英尺（约9.92米），足以通过一辆战车，这个记载和内外墙遗迹的实际长度相比，明显不符实际，要高很多。
高50腕尺（约23米）的高度比希罗多德和克特西亚斯的数字要小。对于空中花园的记载，斯特拉波所用的史料来源并不可知，有可能是《巴比伦尼亚志》，也有可能之前但现在已经失传的资料。
但可以确定的是，斯特拉波到巴比伦的时候，巴比伦已经荒废了许久，他在书中将花园描述为“拜尔神”的坟墓。亚历山大在来到巴比伦后，曾经试图重建空中花园，但他的早逝和继任者之间的斗争致使这个计划流产。
斯特波拉对巴比伦的描述就像是一个荒芜的城市，“这个城市是一个大沙漠”。斯特波拉记载，巴比伦的毁灭是由于波斯人的破坏和马其顿人忽略。薛西斯在巴比伦毁坏了大量的神庙和建筑。亚历山大死后，塞琉古和他的继承人在底格里斯河上新建立的首都塞琉西亚，巴比伦逐步失去了其在帝国中的地位，被塞琉西亚取代。罗马历史学家库尔提乌斯·鲁弗斯在他的手稿《亚历山大大帝史》中，记载了亚历山大征服巴比伦之后，对巴比伦城墙改造之后的数据。
鲁弗斯在书中提供的和斯特拉波的数据基本相同，长斯塔德（67.5千米），宽32英尺（约9.92米），高50腕尺（约23米）。城墙内的可用空间除了住房之外，还预留了用于耕作的土地，以备围困时给居民提供备用粮食。并建造了链接新城与旧城之间的桥。鲁弗斯还提及了空中花园外墙的长度，约有20斯塔德（3.7公里）。
罗马帝国时期的希腊史学家菲洛斯特拉特斯书《维塔·阿波罗尼》记载了阿波罗尼在巴比伦游历时获得的一张巴比伦的平面图，但这张图并不符合考古遗迹。在图中，巴比伦城被幼发拉底河一分为二，两座皇室宫殿隔河相望，两者由河上的桥和河底的隧道相连。城墙则是由斯塔德（约88.8公里）长、1.5公尺（46.5米）高和宽1普勒斯顿（约31m）组成的圆圈。这个记录与其他古典学家的记载有些出入。
另外，许多希腊化和罗马时期的古典戏剧以及文学作品在他们的作品中提及过巴比伦，例如，喜剧家阿里斯托芬在《鸟语》中提及巴比伦有一座由鸟类建造的墙，亚里士多德也在《*治学》中提及巴比伦，但其更多的是涉及到巴比伦的*治方面，并没有关于希腊化时期巴比伦城空间布局的描述。由于在古典文学中记载的巴比伦形象大多是虚构的，而非历史现实，因此要了解希腊化时期关于巴比伦的空间布局需要更多的