اسناد موجود از منابع میخی بین‌النهرین حکایت از آن دارند که کوروش پس از به تخت‌نشینی در پارس، با بابل روابط سیاسی برقرار کرد تا از جانب غرب، خیالش آسوده باشد و احتمالاً همزمان توجه خود را به شرق و شمال ایران نیز معطوف کرده‌بود. کوروش برای رهایی از یوغ مادها لشکرکشی خود را با حمله به دژ مادی پاسارگاد آغاز کرد و به گفتهٔ هرودوت، تنها سه طایفه از شش طایفهٔ ساکن پارس، به شورش او پیوستند اما از قرار معلوم، وی تعدادی از نجبای مادی را به‌طرف خود کشید. در این شورش، نبرد سختی درگرفت، نیکولاس دمشقی گزارش می‌دهد که در ابتدا اوضاع جنگ اصلاً به سود سپاه کوروش نبوده و پارس‌ها از برابر مادها که ار نظر تعداد سپاهیان، وضع بهتری داشتند گریخته بودند. زنان پارسی با دیدن مردانی که در حال فرار بودند بر آنان بانگ زدند که آیا می‌خواهید دوباره به همان جایی بروید که از آنجا به‌دنیا آمده‌اید؟ این رفتار زن‌ها باعث شد مردان با سرسختی بیش‌تری بجنگند و فائق آیند.
کوروش احتمالاً توانسته‌است ظرف دو سال بعدی، کلیهٔ نیروهای مادی را از پارس بیرون کند. به گفتهٔ هرودوت، هنگامی که آستیاگ شنید که کوروش برای جنگ آماده می‌شود، قاصدی را نزد وی فرستاد و او را به دربار احضار نمود. کوروش پاسخ داد خیلی زودتر از آنچه انتظار می‌رود در آنجا حاضر خواهم شد. این عدم اطاعت کوروش از آستیاگ نشان یک طغیان بود.آستیاگ در سال ۵۵۰ پیش از میلاد همهٔ نیروهای کمکی خود را از شمال و شرق ایران برای لشکرکشی نهایی فراخواند. رویدادنامهٔ نبونعید گزارش می‌دهد: «آستیاگ سپاه خود را به‌کار گرفت و به‌سوی کوروش، شاه انزان، تاخت تا او را از پای درآورد».
هارپاگ فرماندهی سپاهیان ماد را برعهده داشت و بنابر روایت هرودوت، هارپاگ که آستیاگ شدیداً او را تنبیه کرده بود، تصمیم گرفت که از شاه انتقام بگیرد. رویدادنامهٔ نبونعید می‌نویسد: «سپاه آستیاگ در میان جنگ سرکشی کرد.» بخشی از سپاهیان مادی به کوروش پیوستند و بقیه، راه فرار پیش گرفتند و آستیاگ برای دفاع از پایتختش هگمتانه، شخصاً فرماندهی باقی‌ماندهٔ سپاهش را برعهده گرفت اما ناچار شد از برابر کوروش به دژ شهر پناه برد و شهر تسلیم کوروش شد. رویدادنامهٔ نبونعید گزارش می‌دهد که «آستیاگ اسیر شد و مادها او را تسلیم کوروش کردند». کوروش با وی رفتاری جوانمردانه داشت و زندگی آخرین شاه ماد را بدو بخشید و او را به هیرکانیا [گرگان امروزی] تبعید کرد و خود کوروش «زر و سیم و همهٔ گنجینه را از هگمتانه برداشت و به انزان برد». او پس از پیروزی سال ۵۵۰ پیش از میلاد بر مادها، به بخش بزرگی از ایران دست یافت اما به حریم خاندان‌های حاکم تعدی نکرد بلکه صرفاً آنها را دست‌نشاندهٔ پارس کرد. وی سپس به سمت غرب آمد و در آوریل ۴۷۰ پیش از میلاد به منطقهٔ میان‌رودان وارد شد تا سرزمین‌هایی که مادها در جنگ با آشورها از آن خود کرده بودند را مطیع خود کند. «او بر شاه آنجا پیروز شد، گنجینه‌اش را از آن خود کرد و نیروهای خود را بر آنجا گمارد».
