Dość szybko zasymilowali się z miejscową ludnością, przyjmując język i kulturę Babilończyków, chociaż zachowali pewne elementy odrębne, jak imiona władców i bóstwo oraz dynastię, będącą osobną kastą. Okres panowania dynastii kasyckiej, zwany okresem średniobabilońskim, trwał prawie czterysta lat (1530–1170 p.n.e.). Kasyci zostali osłabieni w walkach z Asyryjczykami, a następnie ostatecznie pokonani przez Elamitów.
Ok. XII w. p.n.e. Babilonia stała się celem migracji dwóch ludów semickich: Aramejczyków i Chaldejczyków.
Okres przejściowy Panowanie Nabuchodonozora I z II dynastii z Isin na krótko przywróciło potęgę Babilonii. Po jego śmierci kraj pogrążył się w wiekach ciemnych, ubogich w źródła pisane.
W latach 729–627 p.n.e. Babilonia była częścią składową monarchii asyryjskiej. Tiglat-Pileser III i Salmanasar V próbowali polityki unii personalnej między dwoma krajami, jednak antyasyryjskie nastawienie części Babilończyków i konfrontacyjna polityka Chaldejczyków zakończyły się wieloletnimi walkami z Marduk-apal-iddiną II. Sennacheryb, po odzyskaniu Babilonu w 703 r.