הפרהיסטוריה של מסופוטמיה, המשתרעת מהתקופה הפליאוליתית ועד להופעת הכתיבה באזור הסהר הפורה, מקיפה את נהרות החידקל והפרת, למרגלות זגרוס, דרום מזרח אנטוליה וצפון מערב סוריה.תקופה זו אינה מתועדת היטב, במיוחד בדרום מסופוטמיה לפני האלף הרביעי לפני הספירה, עקב תנאים גיאולוגיים הטמנת שרידים בסחף או הטבילתם במפרץ הפרסי.בתקופה הפליאוליתית התיכונה, ציידים-לקטים אכלסו את מערות זגרוס ואתרים באוויר הפתוח, וייצרו כלים ליטיים מוסטריים.יש לציין, שרידי הלוויה של מערת שנידר חושפים פרקטיקות של סולידריות וריפוי בתוך הקבוצות הללו.בעידן הפליאוליתי העליון נראו בני אדם מודרניים באזור זגרוס, תוך שימוש בכלי עצם וכלי קרניים, שזוהו כחלק מהתרבות האוריגניקאית המקומית, המכונה "ברדוסטיאן".התקופה האפיפליאוליתית המאוחרת, בסביבות 17,000-12,000 לפני הספירה, מסומנת על ידי התרבות הזרצית והופעת כפרים ארעיים עם מבנים עגולים.השימוש בחפצים קבועים כמו אבני ריחיים ועלי מעיד על תחילתה של הישיבה.בין האלפים ה-11 וה-10 לפנה"ס, הופיעו הכפרים הראשונים של ציידים-לקטים בישיבה בצפון עיראק.יישובים אלו כללו בתים שנבנו סביב "אח" מרכזי, מה שמרמז על סוג של רכוש משפחתי.נמצאו עדויות לשימור גולגולת ותיאורים אמנותיים של עופות דורסים, המדגישים שיטות תרבותיות של עידן זה.