Праисторија Месопотамије, која се протеже од палеолита до појаве писања у региону Плодног полумесеца, обухвата реке Тигар и Еуфрат, подножје Загроса, југоисточну Анадолију и северозападну Сирију.Овај период није добро документован, посебно у јужној Месопотамији пре 4. миленијума пре нове ере, због геолошких услова који су затрпали остатке под алувијумом или их потопили у Персијски залив.У средњем палеолиту, ловци-сакупљачи су насељавали пећине Загрос и налазишта на отвореном, производећи литичко оруђе из Мустерија.Значајно је да погребни остаци Шанидарске пећине откривају праксу солидарности и исцељења унутар ових група.Доба горњег палеолита видела је модерне људе у региону Загроса, који су користили алатке од кости и рогова, идентификоване као део локалне орињаковске културе, познате као „Барадостијан“.Период касног епипалеолита, око 17.000-12.000 година пре нове ере, обележен је зарзијском културом и појавом привремених села са кружним структурама.Употреба фиксних предмета попут млинског камења и тучка указује на почетак седентаризације.Између 11. и 10. миленијума пре нове ере, у северном Ираку појавила су се прва села седелачких ловаца-сакупљача.Ова насеља су представљала куће изграђене око централног "огњишта", што сугерише облик породичне имовине.Пронађени су докази очувања лобање и уметнички прикази птица грабљивица, који наглашавају културне праксе овог доба.