Джерела з історії Стародавньої Месопотамії поділяються на три основні групи: старомесопотамські писемні пам’ятки, повідомлення античних авторів та Біблії, пам’ятки матеріальної культури. Загалом джерельна база з старомесопотамської історії багата, тому ця цивілізація досліджена вченими найкраще.

Старомесопотамські писемні джерела збереглися порівняно добре, бо виконані на тривкому матеріалі, який не боїться часу,— це висушені на сойці чи випалені на вогні глиняні таблички. Нині відомо вже понад півмільйона таких стародавніх текстів, причому завдяки зусиллям археологів майже щороку колекція їх поповнюється новими знахідками.

Важливе місце у цій групі джерел посідають юридичні пам’ятки, які стосуються буквально всіх етапів старомесопотамської історії. Вони незамінні для реконструкції, насамперед, соціально-економічних процесів, яскраво змальовують господарське життя країни, динаміку суспільних відносин, водночас висвітлюють політичну, культурну та релігійну сторінки історії Стародавньої Месопотамії. Цінним доповненням до юридичних актів є адміністративно-господарські документи, виявлені вченими у великій кількості в стародавніх царсько-храмових та приватних архівах. У них розкривається, передусім, повсякденне життя населення. Важливе значення для дослідження політичної історії держав Месопотамії мають також пам’ятні царські написи та аннали, зміст яких, щоправда, особливо тенденційний і тому потребує ретельної наукової критики. Чимало сторінок політичної історії знайшли відображення й у так зв. "царських списках" і стародавніх хроніках, у дипломатичних актах тощо. На розвиток духовної культури народів Стародавньої Месопотамії проливають світло літературні, релігійно-філософські та наукові тексти, виявлені в царських бібліотеках (ашшурській Тіглатлаласара І та ніневійській Ашшурбанапала).

З античних авторів найбагатший матеріал про Месопотамію залишив "батько історії" Геродот. Він описав природні умови цієї країни, звичаї та побут її населення, забудову Вавилона царем Навуходоносором, розповів про завоювання Вавилонії персами тощо. Цінні історичні повідомлення знаходимо також у працях Діодора Сицилійського, Страбона, Ктесія Кнідського (витяги з його праць збереглися в інших античних авторів), Йосипа Флавія, Помпея Троги, Плутарха та ін. Особливе місце серед античних праць про Месопотамію належить доробці вавилонського жерця Бероса "Вавилонська та халдейська історія", написаній у III ст. до н. е. Берос працював у храмових бібліотеках та архівах і побудував свою історичну розвідку на достовірному матеріалі. На жаль, його праця не збереглася, проте її часто цитували Йосип Флавій, Євсевій, Абіден, Олександр Полігістор, Сінкелл та інші античні автори.

У Старому Заповіті найдавніша історія Месопотамії не відображена. Про Шумер, Аккад і ранній Вавилон у ньому не йдеться жодним словом, хіба що мимохідь згадується ім’я вавилонського царя Хаммурапі, у старозаповітному прочитанні — Амрафел (І М, 14:9). Зате досить правдиво, хоч і в релігійному обрамленні, в Біблії розповідається про відносини між єврейськими державами й Ассирією та Халдейським царством.

Повідомлення античних авторів про Месопотамію рясніють малодостовірними фактами, тому до них треба ставитись обережно.