虽然罗马皇帝王查士丁尼一世向萨珊王朝送上440，000块金币乞和，库思老一世仍在540年远征叙利亚，撕毁了532年的“永久”和平协定，库思老一世的军队搜掠安条克，又在其他城市攫夺了大量财物。541年，拉齐察被波斯人击败，接着拜占庭帝国在542年对亚美尼亚的远征也受到打击。在545年签订维期五年的和约也因为拉齐察在547年的再度反叛而告吹，拉齐察在拜占庭帝国的协助下驱逐波斯的守备部队。战争再度爆发，但规模仅局限在拉齐察。562年的和约使拜占庭帝国得以保存拉齐察。
查士丁尼一世在565年逝世，查斯丁二世即位，他不再向阿拉伯人部落捐贡，抑制他们向拜占庭帝国控制的叙利亚进行侵掠。在564年，萨珊王朝的亚美尼亚总督在今埃里温附近的德芬（Dvin）兴建火之神庙，又处死了马米科尼扬家族的一名重要人物，触发的动乱，波斯总督及其麾下卫兵在571年实施了一场大屠杀，动乱蔓延到伊比利亚。查斯丁二世利用这个契机停止向萨珊王朝输贡，加强高加索地区的防卫。
亚美尼亚人被拜占庭帝国视为盟友，拜占庭帝国在573年派出一支军队围攻尼西比斯，拜占庭将领之间的意见分歧不仅令他们的军队放弃围城，还反遭敌人围困在达拉，达拉终被萨珊王朝攻陷，萨珊王朝继而大肆破坏叙利亚，查斯丁二世只得同意恢复输贡，以换取美达不达米亚的五年和平，战争在其他地区却继续进行着。576年，库思老一世带领进行最后一次亲征，劫掠安那托利亚的锡瓦斯及马拉蒂亚，但是他们在马拉蒂亚附近惨败，拜占庭帝国驱赶着波斯人横渡幼发拉底河逃离。拜占庭人乘胜追击，反攻萨珊王朝领土，甚至渡过里海发动两栖作战。库思老一世一度求和，但其将军塔姆库思老（Tamkhosrau）在577于亚美尼亚打了一场胜仗，使他改变了主意。库思老一世颁布大赦，使亚美尼亚的动乱得以平息，亚美尼亚再度得到萨珊王朝的控制。
570年，也门统治者的兄弟要求库思老一世介入，库思老一世派遣一支由瓦赫里兹（Vahriz）统领的舰队及军队到今亚丁，并占领了首都萨纳。赛义夫在萨珊王朝的帮助下成为了也门国王，因此萨珊王朝得以在阿拉伯南部建立据点，控制对东方的海路贸易。后来，南阿拉伯王国与萨珊王朝决裂，萨珊王朝在598年入侵也门，将阿拉伯南部吞并为萨珊王朝的一部分，阿拉伯南部一直到库思老二世统治时期期间都是萨珊王朝的一部分。
迪赫干（村长）的重要性在库思老一世统治时期越发显赫，这些持有土地的贵族是萨珊王朝地方管理及征税机制的支柱。库思老一世对首都的市容加以美化、建设新城市及建筑物，又重建受战火破坏的运河和农场，并在隘口处兴建要塞，将臣服的部落安置在一些经过严格挑选的城市，以防御入侵者。库思老一世将祆教定为国教，对其他宗教采取宽容的态度。他的其中一名儿子信奉基督教，他也没有加以干预。
紧接库思老一世即位的是霍尔密兹德四世（579年—590年在位），萨珊王朝与拜占庭帝国的战争仍炽热，麾下的将军巴赫拉姆·楚宾被霍尔密兹德四世免职及羞辱，遂在589年发动叛乱。霍尔密兹德四世在翌年遭宫廷政变推翻，由他的儿子库思老二世即位。不过，君主的更替仍不能平息楚宾的怒气，他击败了库思老二世，自立为巴赫拉姆六世，库思老二世逃亡到拜占庭帝国。库思老二世以割让高加索西部代价请求拜占庭皇帝摩里士协助推翻巴赫拉姆六世。为了巩固双方的关系，库思老二世迎娶摩里士的女儿米丽亚姆。库思老二世联同拜占庭将军纳尔塞斯（Narses）及约翰·迈斯塔孔（Mystacon）组成拜占庭—波斯联军向巴赫拉姆六世发难，并在592年的布拉勒索恩战役击败了巴赫拉姆六世，库思老二世重登帝位，他信守承诺将亚美尼亚西部及高加索伊比利亚割让给拜占庭帝国。双方都将他们的军事力量用在其他地方，库思老二世向东扩张，摩里士则重新获得巴尔干的控制权。在公元600年的萨珊王朝统治了1700万人口。
拜占庭皇帝摩里士在602年被弗卡斯推翻和杀害，库思老二世利用其恩人被杀为由进行进攻，摩里士被杀引发了国内内战，使库思老二世的进攻没有遇到重大的阻力。萨珊王朝有计划地压制拜占庭帝国在美达不达米亚及亚美尼亚的要塞，为他们的空前远征行动揭开序幕。波斯人迅速征服叙利亚，在611年攻占安条克。
拜占庭皇帝希拉克略在613年亲自带领大军进行反击，他们在安条克城外被波斯将领沙赫尔巴拉兹（Shahrbaraz）及沙欣（Shahin）击败，波斯军队更是所向披靡，耶路撤冷及亚历山大港先后在614年及619年沦陷，整个埃及在621年落入萨珊王朝手中。此时的萨珊王朝人口和版图均达到极盛，分别为1970万人和560万平方公里。萨珊王朝恢复阿契美尼德王朝疆界的理想垂手可得，同时波斯艺术、音乐及建筑的发展兴旺，拜占庭帝国则面临亡国危机。
衰落及灭亡
库思老二世在表面上获得成功，但他的连番征战耗尽了萨珊王朝的资金及军力。为了充实国库，库思老二世向子民课以重税。罗马皇帝希拉克略见机不可失，调动了帝国仅有的资源组成一支军队实施反击。希拉克略在622年至627年间在小亚细亚及高加索连接击败波斯人，劫掠塔赫特苏莱曼（Takht—eSoleymān）的祆教神庙，并争取到可萨人及西突厥的支持。
626年，在波斯人的支持下，斯拉夫人及阿瓦尔人围攻君士坦丁堡，而波斯人在试图横渡博斯普鲁斯海峡时受到拜占庭舰队的阻截，围攻以失败告终。