Do dużego znaczenia doszła Niniwa w okresie nowoasyryjskim, kiedy to została obrana na stolicę Asyrii przez Sennacheryba, który władał tym państwem w latach 704–681 p.n.e. Z rozmachem rozbudował on miasto, którego powierzchnia sięgnęła niemal 8 km², a długość murów miejskich w obwodzie wynosiła ok. 12 km. Za pierwszym murem z kamienia o wysokości 4,5 m z regularnie rozmieszczonymi wieżami (również kamiennymi) stał mur z suszonej cegły, który miał szerokość ok. 15 m i wysokość 25 m. Na zewnątrz murów znajdowała się fosa o szerokości ok. 55 m. Wprowadzono stałe nawodnienie fosy i zasilenie strumienia Chosr przecinającego miasto, poprzez rozbudowę systemu kanałów i akweduktów znajdujących się na północny wschód od miasta. Niektóre ze zbudowanych wtedy akweduktów są używane do dziś.
Miasto miało kształt klina skierowanego cieńszym końcem w kierunku południowo-wschodnim. Prowadziło do niego 15 bram (wymienione niżej od północno-wschodniego narożnika zgodnie z ruchem wskazówek zegara): brama Chalachu, brama Szibaniba, brama Muszlalu, brama Kar-mulissi, brama Szamasza, brama Chalzi, brama Aszura, brama Chanduri, brama Arsenału, brama Pustyni, brama Nadbrzeża, brama Maszki, brama Sina, brama Nergala, brama Adada.