Prapovijest Mezopotamije, koja se proteže od paleolitika do pojave pisma u regiji Plodnog polumjeseca, obuhvaća rijeke Tigris i Eufrat, podnožje Zagrosa, jugoistočnu Anatoliju i sjeverozapadnu Siriju.Ovo razdoblje nije dobro dokumentirano, posebno u južnoj Mezopotamiji prije 4. tisućljeća pr. Kr., zbog geoloških uvjeta zakopavanja ostataka ispod naplavina ili njihovog potapanja u Perzijski zaljev.U srednjem paleolitiku, lovci-sakupljači nastanjivali su špilje Zagros i nalazišta na otvorenom, proizvodeći musterijensko kameno oruđe.Značajno je da pogrebni ostaci u špilji Shanidar otkrivaju prakse solidarnosti i liječenja unutar tih skupina.Doba gornjeg paleolitika vidjelo je moderne ljude u regiji Zagros, koristeći alate od kosti i rogova, identificirane kao dio lokalne Aurignacian kulture, poznate kao "Baradostian".Razdoblje kasnog epipaleolitika, oko 17.000-12.000. pr. Kr., obilježeno je zarzijskom kulturom i pojavom privremenih sela s kružnim strukturama.Upotreba fiksnih predmeta poput mlinskog kamenja i tučaka ukazuje na početak sedentarizacije.Između 11. i 10. tisućljeća prije Krista, prva sela sjedilačkih lovaca-sakupljača pojavila su se u sjevernom Iraku.Ta su naselja sadržavala kuće izgrađene oko središnjeg "ognjišta", što ukazuje na oblik obiteljskog posjeda.Pronađeni su dokazi o očuvanju lubanja i umjetničkih prikaza ptica grabljivica, što naglašava kulturne običaje ovog doba.