對於岡比西斯二世這一次從埃及出征，大曆史學家希羅多德說，遠征利比亞的軍隊被沙漠風暴一掃而空，而進攻努比亞的軍隊因為事先沒有做好充足準備而全軍覆沒。更讓岡比西斯二世頭疼的是，剛剛平定的埃及爆發了規模宏大的起義。岡比西斯二世忖度一番，決定先保住勝利果實，於是率軍回到埃及首都孟斐斯，鎮壓了起義。可是，更令他意想不到的是，就在埃及起義剛剛平息的公元前522年，阿契美尼德王國祭司高馬達起兵反抗波斯，奪取了政權，並以免稅三年和不服兵役為號召。一時波斯帝國境內被征服民族紛紛獨立。內部發生叛亂的消息傳來後岡比西斯二世才有些感覺方寸已亂。他急命班師回朝，可是自己卻死在途中。其王族將領大流士一世（公元前521～前485年）續率兵回國，在波斯貴族的支持下，殺高馬達，並成功平定叛亂，奪得了政權。
大流士一世即位後，首先要做的事情就是解決內部矛盾，嚴厲鎮壓境內各民族掀起來的此起彼伏的起義鬥爭。盡管剛剛經曆過高馬達起義，大流士一世和他的統治集團並不慌亂，也沒有過度損耗的跡象。當相繼發生兩起大的人民起義來反抗大流士一世時，這位有豐富鬥爭經驗的君主馬上高壓鎮壓了下去。並且，為了紀念這幾次功績，他將鎮壓高墨塔暴動和兩次人民起義的情況用波斯語、埃蘭語、巴比倫語等三種語言（均為楔形文字）刻在貝希斯吞山崖上，此即著名的貝希斯吞銘文。為了鞏固他的位置，大流士擴充了他的私人衛隊的級別——萬人近衛軍。
雖然國內並不太平，但大流士沒有放棄擴張領土的做法。在他的連年吞並之下，波斯帝國的版圖更加雄壯，成為了一個東起印度河，西至小亞細亞沿岸，南至埃及，北達色雷斯部分地區，包括了整個中近東地區的奴隸製大帝國。在這個地域遼闊的國家中，大流士一世建立了四個首都：蘇撒、愛克巴坦那、巴比倫、帕賽波裏斯，大流士一世和他的文武百官一年中輪流在這四個都城中處理國事。
即使大流士一世是用征服和鮮血穩定住了政權，也不能抹殺他的豐功偉績。當麵臨民族成份極其複雜，階級矛盾和民族矛盾極其尖銳，各地政治、經濟、文化發展極不平衡的困難局麵時，年輕的波斯統治階級采取了一係列措施，讓波斯帝國屹立在東西方之間，成為曆史上的傳奇。曆史上稱之為大流士改革。
在經濟上，大流士一世的官員們製定出利好政策，建立了新的陸地和海上路線，有效地促進了貿易和商業的發展。他統一了鑄幣製度，規定帝國中央鑄造金幣、行省鑄造銀幣、自治市可鑄造銅幣。金幣稱為大流克，每枚重8.4克。伺候，貨幣的標準化打破了各個地區貿易壁壘，並且製定一係列保障經濟發展的法律。
在政治上，他加強王權，確立了君主專製的統治形式。大流士一世將全國劃分為20個行省（稱薩特拉庇亞，波斯不在其內），設總督（稱薩特拉庇）治理。總督初時不管軍事，隻管地方行政、司法、征稅他規定了各行者應納稅的數量。
他神化自己的權力，說是阿胡拉馬茲達恩賜於他。他控製了行政權、軍權、司法權，建立起王室經濟。國王之下設有辦公廳，內有通曉帝國內各種語言的人，以了解情況。他常巡行各地，或派人到各地去了解情況，以加強控製。他還建立特務組織，刺探各地情報（主要是了解各地總督和高級軍官的情況）。
在軍事上，大流士一世將全國劃分為五個大軍區，每個軍區下轄若幹省軍區。軍事長官和總督互不相屬，使其互相牽製。波斯軍隊由步兵、騎兵、戰車兵、象兵、海軍、工兵等組成。戰時還可從各省和各部落征集到一支相當龐大的軍隊。軍隊的指揮官多為波斯人（戰時從各省和各部落征召的軍隊則由各省和各部落的人指揮）。軍隊中戰鬥力最強的是由1萬名波斯人組成的所謂“不死隊”。國王每年要對軍隊進行檢查，邊遠地區則由國王派人檢查。
他在全國建立驛道，方便軍隊的調動、國王命令下達和下情上達。加強帝國各地的聯係。在驛道沿途設有驛站，配備有人員、馬匹、糧草。最長的一條驛道起自小亞西海岸的以弗所，西至伊朗高原的蘇撒，全長2400公裏，稱為“禦道”。另一條著名驛道是從巴比倫經伊朗高原至印度河。這種驛道可能是在原有大的隊商道路和亞述帝國時期的一些驛道的基礎上修建的。
在對外關係上，大流士推行擴張政策。他成功把印度次大陸的北部大片地區納入疆土。東部的戰役鞏固了由賽勒斯獲得的利益並將廣大的印度次大陸北部變為了波斯控製的省份之一。其後，他又揮軍至亞細亞與希臘之間的赫勒斯滂海峽。向西的擴展從大約公元前516年開始，大流士開始在小亞細亞沿海岸攻打希臘的殖民地。
在宗教上，大流士一世調整了波斯與各被征服地原有統治者之間的關係，在製定法律時盡可能參考各地原有法律；對各地宗教采取寬容態度，不加排斥，借以拉攏各地上層人物。