Preistoria Mesopotamiei, care se întinde de la Paleolitic până la apariția scrisului în regiunea Semiluna Fertilă, cuprinde râurile Tigru și Eufrat, poalele Zagros, sud-estul Anatoliei și nord-vestul Siriei.Această perioadă nu este bine documentată, mai ales în sudul Mesopotamiei înainte de mileniul al IV-lea î.Hr., din cauza condițiilor geologice îngroparea resturilor sub aluviuni sau scufundarea acestora în Golful Persic.În paleoliticul mijlociu, vânătorii-culegători locuiau peșterile și siturile în aer liber Zagros, producând unelte litice mousteriene.În special, rămășițele funerare ale Peșterii Shanidar dezvăluie practici de solidaritate și vindecare în cadrul acestor grupuri.Epoca paleoliticului superior a văzut oamenii moderni în regiunea Zagros, folosind unelte de os și coarne, identificate ca parte a culturii locale aurignaciane, cunoscută sub numele de „Baradostian”.Perioada epipaleoliticului târziu, în jurul anilor 17.000-12.000 î.Hr., este marcată de cultura zarziană și apariția satelor temporare cu structuri circulare.Utilizarea obiectelor fixe, cum ar fi pietrele de moară și pistilul, indică începutul sedentarizării.Între mileniile 11 și 10 î.Hr., primele sate de vânători-culegători sedentari au apărut în nordul Irakului.Aceste așezări prezentau case construite în jurul unui „vatră” central, sugerând o formă de proprietate a familiei.S-au găsit dovezi ale conservării craniului și reprezentări artistice ale păsărilor de pradă, evidențiind practicile culturale ale acestei epoci.