公元前539年，居鲁士大帝武力入侵征服在美索不达米亚的新巴比伦王国的首都巴比伦，但是不幸在前529年的出征锡尔河与阿姆河之间中亚河中地区的锡尔河谷地的马萨革泰人的战斗中身亡。居鲁士死时，波斯帝国的东部和东北部疆域已经包括阿姆河两岸的巴克特里亚(Bactria，中国史书先后称为"大夏"、"吐火罗")和花拉子模，由居鲁士之弟巴尔迪亚统治。居鲁士之子登位后，继承父志继续扩张。以后的波斯帝王一再发动对东方塞种人的征伐，把疆界推过阿姆河，到达锡尔河两岸。波斯帝国将其国土划分为20个郡，各郡每年向中央缴纳一定的贡赋，其中有7个郡在中亚:例如第7省辖兴都库什山以南之犍陀罗地区，第12省辖大夏，第16省辖帕提亚、花剌子模及粟特(索格迪亚纳)。波斯帝国最东方的据点在与中国新疆相邻的、中亚费尔干纳盆地。波斯人在该盆地西端建立了居鲁士城。
到了冈比西斯二世时代(前529-前522年)则最终于前525年征服古埃及新王国。大流士一世时期，帝国疆域得到了空前的发展。大流士在前521年挥军东征印度河平原，纳入阿契美尼德王朝的治下，西面则出兵多瑙河三角洲、色雷斯、马其顿王国、古希腊，但却因马拉松战役(前490年)之失利而功败垂成(前499-前449年的希波战争)。其子薛西斯一世后来(前480年)再度对希腊用兵，可惜最终未能成功。古波斯阿契美尼德王朝是当时世界上版图最大的帝国，也是第一个地跨亚欧非三洲的帝国。
公元前525年冈比西斯二世出兵埃及，俘获埃及国王。波斯人在埃及建立了第27王朝，由于冈比西斯二世远征利比亚和努比亚，导致公元前524年末，埃及爆发起义，冈比西斯二世又回师孟菲斯，镇压了起义。由于冈比西斯二世在埃及侮辱埃及宗教，并杀害自己的皇后和亲弟弟司美尔迪斯而导致民怨沸腾(现代有精神学家认为冈比西斯二世有严重的妄想症和暴狂症)。前522年，波斯爆发高墨达暴动，冈比西斯二世回师波斯的途中病死。
依照大流士一世所刻的《贝希斯敦铭文》中所记载，由于冈比西斯二世的暴政，埃及、米底以及波斯等地都发生了暴动。前522年3月，波斯的庇里瓦什德地区的阿尔卡德里什山地区发生暴动，起义者打着冈比西斯二世的弟弟巴尔迪亚的旗号起义(希罗多德认为是打着司美尔迪斯的旗号起义)。高墨达自立为王，并宣布免除所有波斯人、米底人、埃及人等人的赋税钱粮与兵役。前522年7月，包括大流士在内的7个波斯贵族谋杀了高墨达，镇压了起义，之后大流士即位，史称大流士一世。
大流士上台以后，由于各地人民反抗其统治，所以大流士开始实施一些改革，史称大流士改革。
前517年，大流士远征印度后，夺取了印度河流域。在前515-前513年间，他又远征巴尔干半岛，但遭到失败，同时征服了色雷斯地区，逼迫马其顿称臣。大流士企图占领希腊地区，但是遭到失败，其子薛西斯一世在位期间，再度兴兵进攻希腊，但在温泉关战役惨败，海军全军覆没。
希波战争耗费了波斯帝国的国力，前404-前343年，埃及曾一度独立，动摇了波斯帝国的统治。前5世纪末，波斯宫廷发生小居鲁士和阿塔薛西斯二世的宫廷斗争，随后发展成内战。前357年，企图中兴波斯帝国的阿塔薛西斯三世被宫廷医生谋杀。
前337年，阿塔薛西斯三世之子阿勒西斯全家也被谋杀。庸碌无为的亚美尼亚总督被众人拥立为王。史称大流士三世。大流士三世在位期间，各个地方总督拥兵自重，中央与地方的矛盾也深刻的激化。前334年，马其顿王国的亚历山大大帝进攻波斯帝国，在格拉库尼斯河战役、伊苏斯战役和高加米拉战役中，波斯军队遭到惨败，大流士三世逃到巴克特里亚时，被当地总督所杀，波斯阿契美尼德王朝灭亡。
古代波斯是东方专制政体的典型，帝国期间西亚各地奴隶制经济进一步得到发展;波斯文化多受两河流域文化影响，使用楔形文字，造型艺术有较高的成就，如波斯波利斯的百柱厅、浮雕和壁画等均甚着名。帝国都城有苏萨、波斯波利斯、巴比伦和埃克巴坦那。产生于伊朗高原的琐罗亚斯德教，大流士一世时被定为国教，并广泛传播;后传入中国，称为祆教或拜火教。
波斯帝国的缔造者在25年内(大约公元前550-前525年)轻而易举地将黎凡特地区从政治上统一起来，为这块饱经磨难的地区实现它急需的和平与秩序采取了有力的措施。波斯帝国给黎凡特地区带来了它渴望之极的休养生息的机会。比起亚述人来，波斯人的征服战争不那么残暴，对于广大被征服地区的行政管理也不那么富有压迫性。与亚述人不同，波斯人在行使主权时，宁愿使人们最低限度地感到他们的存在。他们给现存的地方政权以行政自由。波斯省督的作用只是监督而非取代地方政权的工作。最为重要的是，波斯人使大家感到他们尊重、保护其臣民的宗教信仰--这项开明的政策的确换来了对波斯人统治的承认。
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