Mesopotamiens forhistorie, der spænder fra palæolitikum til fremkomsten af ​​skrift i den frugtbare halvmåne-region, omfatter floderne Tigris og Eufrat, Zagros-foden, det sydøstlige Anatolien og det nordvestlige Syrien.Denne periode er ikke veldokumenteret, især i det sydlige Mesopotamien før det 4. årtusinde fvt, på grund af geologiske forhold, der begraver rester under alluvium eller nedsænker dem i Den Persiske Golf.I den mellemste palæolitikum beboede jæger-samlere Zagros-hulerne og friluftssteder og producerede Mousterianske litiske redskaber.Især afslører Shanidar Caves begravelsesrester praksis med solidaritet og helbredelse inden for disse grupper.Den øvre palæolitiske æra så moderne mennesker i Zagros-regionen, ved hjælp af knogle- og gevirværktøjer, identificeret som en del af den lokale Aurignacian-kultur, kendt som "Baradostian".Den sene epipaleolitiske periode, omkring 17.000-12.000 f.Kr., er præget af den zarzianske kultur og fremkomsten af ​​midlertidige landsbyer med cirkulære strukturer.Brugen af ​​faste genstande som møllesten og støde indikerer begyndelsen af ​​sedentarisering.Mellem det 11. og det 10. årtusinde fvt dukkede de første landsbyer af stillesiddende jæger-samlere op i det nordlige Irak.Disse bosættelser indeholdt huse bygget omkring en central "ildsted", hvilket tyder på en form for familieejendom.Der er fundet beviser på kraniebevaring og kunstneriske afbildninger af rovfugle, hvilket fremhæver kulturelle praksisser fra denne æra.