Не менее крупные раскопки были произведены во второй половине XIX в. в южной Месопотамии, где археологи обнаружили развалины древнейших шумерийских городов, восходящих к концу IV тысячелетия до н. э. Де-Сарзек и Хезз обнаружили на месте современного Телло остатки древнешумерийского города Лагаша (Ширпурла), в развалинах которого они нашли многочисленные произведения шумерийского искусства и множество глиняных табличек, покрытых шумерийскими клинообразными надписями, в частности ценнейшие документы хозяйственной отчётности. Некоторые из этих документов хранятся в музеях Москвы и Ленинграда. Многочисленные остатки зданий, в том числе храмов и храмовой башни (зиккурата) были обнаружены в главном религиозном центре древнего Шумера, в городе Ниппуре.

Ценнейший материал для изучения Ново-Вавилонского царства дали раскопки в Вавилоне, произведённые немецким учёным Кольдевеем в самом конце XIX в. Эти раскопки дали возможность восстановить топографию древнего Вавилона, крупнейшего города древневосточного мира. Кольдевеем были обнаружены развалины нескольких дворцов вавилонского царя Навуходоносора со знаменитыми «висячими садами», описание которых сохранилось у греческих историков. Тут же были обнаружены развалины храмов, остатки каналов и процессионная дорога с развалинами «Ворот богини Иштар», роскошно украшенных многокрасочными изображениями, сделанными из фаянсированных кирпичей (изразцов). В развалинах Вавилона были найдены ценные исторические документы, в частности текст манифеста персидского царя Кира, сообщающего о взятии Вавилона персидскими войсками.

Наиболее крупные и систематические раскопки были произведены в первых десятилетиях XX в. в различных пунктах Месопотамии. В Фара, в Уруке, эль-Обеиде и в Джемдет-Наср были обнаружены древнейшие поселения, принадлежавшие отчасти ещё дошумерийскому населению и восходящие к эпохе неолита. Особенно большие раскопки были произведены на территории трёх больших городов Месопотамии: Ура, расположенного в южной части Двуречья, в стране Шумер, Эшнунны, лежавшей в средней части Месопотамии в стране Аккад, и Мари — большого города, находившегося к западу от среднего течения Евфрата. Раскопки в Уре обнаружили огромное количество памятников различных эпох.

В гробницах царя Мескалам-дуга и царицы Шубад, относящихся к началу III тысячелетия до н. э., было обнаружено большое количество роскошных и высокохудожественных ювелирных изделий, в частности роскошная арфа ив дерева, украшенная золотом, серебром, лазуритом и золотой головой быка, богато орнаментированная доска для шашечной игры, серебряная модель лодки с вёслами, многочисленные украшения, сосуды, оружие и целый ряд других предметов, сделанных из золота и серебра и богато украшенных. Далее была тщательно раскопана и полностью обследована большая часть города, относящаяся ко времени царствования Римсина (XVIII в. до н. э.). Здесь был обнаружен ряд улиц, переулков, площадей с остатками многочисленных зданий, которые дали яркое представление о жизни древнешумерийского города. Большое количество клинописных документов, относящихся главным образом ко времени Римсина, было найдено в юго-восточной части города.

Очень ценные результаты дали раскопки древнеаккадского города Эшнунны, в развалинах которого были обнаружены остатки древних храмов и огромного роскошного дворца, который строился и перестраивался в течение двух столетий (XX–XVIII вв. до н. э.).

Надписи и памятники материальной культуры, обнаруженные в развалинах Эшнунны, а также другого древнеаккадского города, раскопаного на месте современного Хафадже, позволяют говорить о том, что древнейшая шумерийская культура оказывала сильное влияние на семитические центры Аккада в начале III тысячелетия до н. э. Наконец, некоторые памятники искусства и быта, найденные в развалинах этих городов, пролили новый свет на взаимоотношения между Аккадом, Эламом и племенами аморитов, которые в эту эпоху вторгались в Месопотамию. Судя по целому ряду документов, Эшнунна была тесно связана с Эламом, являясь форпостом эламского влияния в Месопотамии.

Наконец, в 1933–1936 гг. были раскопаны развалины столицы государства Мари, нередко упоминающегося в надписях времён вавилонского царя Хаммурапи (XVIII в. до н. э.). В развалинах этого города были обнаружены остатки большого храма, огромного дворца и хорошо сохранившейся школы. Наибольший интерес среди находок представил богатейший архив ценнейших документов.

Среди многочисленных документов, отражающих хозяйственную жизнь государства Мари, и исторических текстов выделяются дипломатические документы, проливающие яркий свет на международные отношения, существовавшие в те времена между государствами Передней Азии. Некоторые хорошо сохранившиеся клинописные документы позволяют установить наличие военного союза между Зимрилимом, царём Мари, и вавилонским царём Хаммурапи. Наконец, документы дают возможность говорить об экономических связях государства Мари с северной Сирией и даже с островом Критом.

Большие раскопки, упорно производившиеся в течение целого столетия на всей территории Месопотамии, обнаружили огромное количество памятников материальной культуры, которые ныне дают возможность довольно подробно изучить развитие материальной культуры и техники у древних народов Двуречья. Эти предметы указывают на то, какие виды сырья были наиболее распространены в древней Месопотамии, какие виды сырья доставлялись из соседних стран и из каких именно. Таким образом, историк может установить факт торговых взаимоотношений между Месопотамией и соседними странами. Далее, изучение памятников материальной культуры позволяет установить уровень развития техники. В этом отношении особенно показательны глиняные кирпичи, керамика, металлургия и строительное дело. Изучение керамики показывает, что в древнейшие времена население южной части Месопотамии пользовалось для своих построек крупными плосковыпуклыми кирпичами, форма которых в течение веков подвергалась значительному усовершенствованию. Ярко иллюстрируется процесс развития техники способом изготовления глиняных сосудов. Но особенно показательна в этом отношении металлургия. Если в древнейшие времена население Месопотамии пользовалось исключительно медью, то впоследствии медь стала вытесняться бронзой, а в конце II тысячелетия до н. э. — железом. Наконец, большой интерес представляют и специфические для Месопотамии производства: изготовление асфальта и фаяисированных кирпичей (изразцов), служивших для орнаментации фасадов зданий.

Значительно большее научное значение, чем свидетельства античных авторов и памятники материальной культуры, имеют документальные источники, надписи, сделанные при помощи особой системы клинообразной письменности, которая преобладала в древности во всей Передней Азии. Найденные в огромном количестве в дворцовых и храмовых архивах клинообразные надписи, начертанные чаще всего на глиняных табличках, фиксируют самые разнообразные факты хозяйственной, общественной, политической и культурной жизни народов древней Месопотамии и поэтому дают возможность изучить историю и культуру этих народов.

Первые копии клинообразных надписей привёз в Европу в XVII в. итальянский купец и путешественник Пьетро делла Балле, который скопировал эти надписи со стен Персепольского дворца Дария. Однако в течение долгого времени европейские учёные не могли прочесть эти надписи. Первые попытки дешифровать клинопись были сделаны датчанином Карстеном Нибуром в конце XVIII в. Опубликовав несколько более или менее точных копий клинообразных надписей, Нибур приступил к их дешифровке. Однако Нибуру не удалось выполнить этой задачи. Он мог лишь установить, что клинообразные надписи писались при помощи трёх систем письменности и что наиболее простая из них состоит ив 42 алфавитных знаков.