Археологические данные показывают, что в Палестине, Малой Азии и на западных склонах Иранского нагорья люди научились сеять злаковые в промежутке между X и VIII тыс. до н.э. Первой зерновой культурой был ячмень, позже были окультурены и другие злаковые. Примерно в это же время были приручены дикие козы, овцы, ослы, немного позже одомашнен крупный рогатый скот. Начиная с VIII тыс. до н.э. люди стали делать более совершенные каменные орудия, ткани, обожженную глиняную посуду. Это позволило повысить жизненный уровень и привело к значительному росту земледельческого населения. Древнейшие в мире земледельческо-скотоводческие культуры эпохи неолита находятся на Ближнем Востоке. В Месопотамии это прежде всего культура Джармо - раскопанное американцами в пятидесятых годах прошлого века ранненеолитическое поселение, датируемое VII тыс. до н.э. и названное по имени современного поселка к востоку от города Киркук. Эта культура характеризуется переходом от присваивающего типа хозяйства к производящему. Поселение состояло из глинобитных многокомнатных домов с глиняными очагами. Зерна пшеницы и ячменя указывают на зарождение земледелия, найденные кости козы - на одомашненных животных. Большое хозяйственное значение имела охота. Орудия труда были сделаны из кремня и обсидиана. Посуда в нижних слоях поселения каменная, в верхних появляется глиняная. Найдены фигурки из необожженной глины, изображающие животных и богиню-мать. При этом около VI тыс. до н.э., часть родоплеменных групп стала продвигаться из наиболее благоприятных для выращивания хлеба районов нагорий в менее обеспеченные дождевым орошением степи. В новых условиях все большее значение приобретало скотоводство, хотя земледелие продолжало играть значительную роль в хозяйстве.

Следующей по времени была Хассунская культура в Северной Месопотамии, захватывающая эпоху энеолита. Она относится к VII-VI тыс. до н.э. и названа по имени поселения под Мосулом, где в сороковых годах прошлого века проводились раскопки. Поселение состояло из плотно застроенных массивов многокомнатных домов, иногда с внутренним двориком, сложенных из сырцового кирпича. Наружные стены домов укреплялись контрфорсами. Земледельческими культурами остаются пшеница и ячмень. Среди домашних животных появляются коровы и свиньи. Найдены медные бусы и свинцовые браслеты. Организация общества была племенной. В VI тыс. до н.э. появляется керамика, пока достаточно простых форм. Роспись ее была красной на светлом фоне, использовались геометрические орнаменты, изображения животных и растений. Орудия труда были еще кремниевые. Это был период расцвета племенной организации.

В V тыс. до н.э. Хассунскую культуру сменила в Северной Месопотамии Халафская культура, названная по селение Тель-Халаф в Северной Сирии на реке Хабур. Поселения были небольшие, расположенные по берегам рек, дома однокомнатные, глинобитные или сложенные из высушенного на солнце кирпича. Для этой культуры характерны округлые строения на каменном фундаменте - толосы. По всей видимости, они являлись общинными складами, но в некоторых толосах обнаружены также захоронения. Земледелие было еще неполивное. В этот период в обращение входят печати, в том числе и медные, что позволяет предположить наличие личной собственности. Керамика разнообразных форм, с черной, красной и белой ковровой росписью. Она выгодно отличалась от упрощенных орнаментов Хассунской эпохи. В результате меновой торговли халафская керамика попадала в отдаленные регионы. В росписи часто встречается изображение бычьей головы, двойной секиры, мальтийского креста. Найдены изделия из меди - топор, кинжалы, долото, печати. В этот период происходило усиление межплеменных связей, но ни одна из перечисленных северных культур не связана родством с появившейся чуть позже на юге шумерской цивилизацией.

К V тыс. до н.э. часть населения вынуждена была переселиться в нижнюю Месопотамию, где встретила весьма неблагоприятные условия. Во время разливов Евфрата и Тигра поля надолго затоплялись, а после спада воды посевы сгорали на жарком солнце. Трудности усугубляло полное отсутствие строительного леса, камня, пригодного для изготовления орудий труда, меди, уже известной в других районах.

В Южной Месопотамии эпоху энеолита делят на три последовательных периода, соответствующие таким археологическим культурам - Убейдской, Урукской и Джемдет-Наср.

Убейдская культура, датируемая V-IV тыс. до н.э., названа по телю Эль-Обейд возле Ура, где проводились раскопки под руководством Вулли. Она возникла в то время, когда на севере процветала Халафская культура. Климат и условия для земледелия были мало благоприятны, а отсутствие камня и леса осложняло строительство.

В V тыс. до н.э., поселившиеся здесь племена жили крайне бедно: ячмень, высеваемый на узкой полосе земли между болотами и выжженной пустыней, орошался нерегулируемыми и неравномерными разливами, и приносил скудные неустойчивые урожаи. Это были еще не шумеры, на что указывает последующее клинописное название рек Евфрата и Тигра - "буранун" и "идиглат" явно не шумерского происхождения. Вполне возможно, что уже в этот период происходило вторжение в Месопотамию семитских племен с Аравийского полуострова и их постепенное смешение с убейдами. Население было очень невелико и поселки весьма редки.

Помимо выращивания злаков люди занимались рыбной ловлей и охотой. Наиболее крупным поселением, видимо был Эриду, где в самых нижних слоях найдено отдельно стоящее кирпичное сооружение, которое принято считать храмом. Этот храм с течением времени постоянно перестраивался и увеличивался в размерах. Из того, что новое святилище каждый раз строилось на месте старого, можно заключить, что участок, на котором оно стояло, считался священным местом. К середине IV тыс. до н.э. он достиг монументальных размеров: на двухметровой платформе, защищавшей от наводнений, располагался зал 20м х 4м, с алтарем у одной из стен.

К этому же времени отдельные группы общин справились с созданием рациональных осушительно-оросительных систем в бассейне Евфрата. Возможно, и храм был уже административным центром. Убейдская культура, на основе которой затем сложилась шумерская цивилизация, около 3500 г. до н.э распространяется по всей Месопотамии, вытесняя Халафскую культуру. Керамика этого периода в основном монохромная с геометрическим орнаментом. В конце периода уже можно зафиксировать следы шумерского присутствия.

Конец IV тыс. до н.э. ознаменован всплеском культурного развития отдельных городов-государств. Этот период относят к началу Урукской культуры, названной по раскопкам в городе Урук. Примечательно, что более ранние слои раскопа относятся к Убейдской культуре.

Археологические данные позволяют утверждать, что население Нижней Месопотамии было в этот период неоднородным. Большую часть его составляли шумеры, жившие там по крайней мере с V тыс. до н.э., но коренными жителями (автохтонами) они не были. Об их происхождении практически ничего не известно, лингвисты не могут отнести их язык ни к одной из ныне известных языковых семей. Смуглые, невысокие люди, плотного телосложения с прямым носом и курчавыми волосами, антропологически шумеры принадлежали к средиземноморской и балкано-кавказской расам европеоидной большой расы. Другим слоем населения были восточные семиты - с более изящными фигурами и продолговатыми лицами. Раньше считалось, что кочевые семиты появились в Месопотамии лишь в III в. до н.э., но сейчас многие ученые склоняются к мысли, что их появление относится к более раннему периоду, и что они вместе с шумерами осваивали речную долину.

К IV тысячелетию до н.э. начала создаваться ирригационная система Евфрата. От каждого из главных русел было отведено несколько меньших каналов, причем с помощью системы плотин и водохранилищ удавалось на каждом задерживать воду для регулярного орошения полей в течение всего вегетационного периода. В отличие от земель с естественным дождевым орошением в Нижней Месопотамии возникла необходимость в организованном труде большого количества людей, что в конечном итоге привело к созданию цивилизации.

Формирование на Евфрате систем орошения способствовало росту урожаев и повышению жизненного уровня общин. Одновременно происходили и важные социально-экономические изменения в обществе.
Во-первых, наличие продовольственного избытка в общине привело к отделению ремесла в отдельный вид хозяйства.
Во-вторых, развитие земледелия стало толчком к замене племенной общины, где все члены связаны родственными узами, на территориальную общину, в которую входили соседние семьи или "дома", необязательно родственные друг другу, но живущие на одной территории.
В-третьих, ускорился процесс образования классового общества. Часть лиц, впоследствии составивших знать, освобождалась от производительного труда и брала на себя административные и организационные функции.
В-четвертых, социально-экономическое неравенство привело к созданию государств с территориальным принципом деления, налоговой системой, административным аппаратом и профессиональными вооруженными силами.
В совокупности все эти изменения способствовали значительному техническому и культурному прогрессу.

В конце IV тыс. до н.э. храмовые хозяйства становятся настолько сложными и обширными, что понадобился учет их хозяйственной деятельности. В связи с этим зарождается письменность. Сначала письмо в Нижней Месопотамии возникало как система пиктограмм или рисунков. Рисовали на пластичных плитках из глины концом тростниковой палочки. Каждый знак обозначал либо сам изображенный предмет, либо любое понятие, связывавшееся с этим предметом. Например, небосвод, зачерченный штрихами, означал "ночь" и тем самым также "черный", "темный", "больной", "болезнь", "темнота" и т.д. Сложности возникали с передачей имен собственных. Вскоре стали прибегать к ребусу: если на означало "камень", "гиря", то знак гири рядом со знаком ноги подсказывал чтение гена - "идущий".

В производстве появляется быстро вращающийся гончарный круг, что обеспечило массовое изготовление характерной красной и серой керамики. Важным элементом этого периода является цилиндрическая печать, рисунки на которых становятся весьма красивы и выразительны. Развивается также и ювелирное дело.

Наиболее хорошо изучен облик городов того времени по раскопкам в Уруке, где возвышались два больших храма. Возможно, Урук образовался путем слияния двух больших поселений. Храм бога Ану перестраивался шесть раз и к началу III тыс. до н.э. превратился в самое значительное из дошедших до нас произведение зодчества, известное нам как Белый храм. К сожалению, сейчас сохранились лишь отдельные фрагменты здания и на рисунке представлена его реконструкция. На шестнадцатиметровой кирпичной платформе было воздвигнуто приземистое прямоугольное здание (20 х30 м), сложенное из известняковых блоков, без окон, но с внутренним двором, где располагалась статуя бога Ану и жертвенный алтарь. Стены были ориентированы по четырем сторонам света. На платформу вели длинные лестницы или пандусы - пологие наклонные плоскости. Стены платформы и храма красили. Не понятно, было ли внутреннее пространство украшено росписями, но даже если и было, то во влажном климате Месопотамии они не сохранились. Второй урукский храм, посвященный богине любви и плодородия Инанне, представлял приблизительно такое же по форме и размерам сооружение на глиняной платформе.

Культура Джемдет - Наср сменила Урукскую культуру и получила свое название от энеолитического земледельческого поселения конца IV тыс. до н.э. недалеко от Вавилона. Исследовалось в 20-е годы прошлого века английским археологом Э. Маккеем. Вскрыты жилые дома с большим числом комнат и развалины дворца или храма, в котором найдены глиняные таблички с пиктографическими знаками. Для этой культуры характерны монохромная и полихромная глиняная посуда с геометрическим криволинейным орнаментом и каменные сосуды. Орудия труда: глиняные серпы, каменные мотыги, ножи из обсидиана. Найдены также медные изделия, печати-штампы с изображениями людей и животных и своеобразные цилиндрические печати.

В эту эпоху колонизация болотных частей южной и средней части Месопотамии племенами восточных и северных нагорий была в основном закончена. Разделение труда и рост техники повлекли за собой значительное развитие ремёсел. Глиняные сосуды теперь делаются при помощи гончарного круга, снабжаются ручками, лепными украшениями и геометрическим орнаментом. Разнообразие узоров и раскраски, а также зрелость форм указывают на значительное развитие керамики. Дальнейшее развитие получает и металлургия. Костяные и каменные орудия и оружие все более вытесняются медными. Развитие сельского хозяйства и ремесла приводит к появлению торговли, зачатки которой в некоторой степени, впрочем, существовали и раньше. Древнейшие торговые связи всё теснее связывают Среднюю Месопотамию с Северным Двуречьем, с Эламом, с Западным Ираном и Северной Сирией, на что указывают находки предметов типа Джемдет-Наср во всех этих странах. Появление торговли влечёт за собой развитие транспорта. К этому времени относится появление колеса, колесницы и повозки, а также распространение особых лодок с высоким носом и приподнятой кормой.

Рост материального богатства приводит к социальному расслоению, косвенным подтверждением чего являются развалины древнейшего дворца: большого монументального комплекса помещений размером 92х48 м. Погребальные обычаи и художественные изображения указывают на дальнейшее развитие земледельческих культов, среди которых видное место занимал культ богини-матери.