两河流域文明时代最早的居民是苏美尔人。他们在公元前4000年以前就来到了这里。他们在这里建立了两河流域最初的文明。属于塞姆语系的阿卡德人、巴比伦人（阿摩列伊人）、亚述人以及迦勒底人，继承和发展了苏美尔人的成就，使两河流域的文明成为人类文明史上的重要篇章。其中巴比伦人的成就最大，因此，两河流域的文明又被称为巴比伦文明。
两河流域文明起源于两河流域南部。这里是两河的冲积平原和三角洲，而埃及的尼罗河一样，两河也是在特定的时间涨水、泛滥，时涨时落，只有建设起堤坝沟梁来蓄水排涝，人们才能耕种收获。两河流域的居民主要用使用牛、驴拉着木犁耕地，最主要种植大麦和椰枣。大麦酒是人们的最爱，椰枣是人们的主食之一。
古代两河流域人民编著了人类历史上最早的农书《农人历书》。《农人历书》站在一个教育儿子的农民的角度写的。这位老农民对儿子耐心地讲述应该如何务农，要注意的各种事情。比如，怎样节省灌溉用水、不要让牲畜践踏田地、驱赶食谷的飞鸟、及时收割等等。
大约在5000年前，古代两河流域的居民就会制做陶器了。他们制做的陶器主要是彩陶，色彩富丽鲜艳，有的还有涂层。人们常用的生活用具，像酒杯、油缸、炉子、灯盏等几乎全是陶制。最有意思的是，人死后用的棺椁也用陶土烧制，形状象个有盖的长方形大箱。
古代两河流域缺少石料，最主要的建筑材料是粘土。垒墙、盖房、铺路，都是用粘土掺上切碎麦的大秸制作的土砖。古代两河流域的城市建筑物都是用这种粘土修建的。
古代两河地区的金属制造工艺达到了相当高超的水平。我国商代有司母戊大方鼎，大约在同一时期，两河流域有重约2吨的青铜铸像，手工业行业很多，像制砖、织麻、刻石、珠宝、皮革、木业等等。
古代两河流域人民在文化上也有巨大的成就，在人类文化宝库中留下了一笔丰厚的遗产。
他们很早就有了文字，就是著名的楔形文字。虽然楔形文字始终没有发展成拼音文字，但在人类早期文字中，它是发展得比较完备的一种。
两河流域在文学上的主要贡献在谚语、神话和史诗方面。苏美尔人丰富的谚语有少数被记录在泥板文书上，其中有的反映了当时的社会矛盾和风俗习惯。比如：“穷人死掉比活着强”，“想吃肉就没有羊了，有了羊就吃不上肉了”；“妻子是丈夫的未来，儿子是父亲的靠山，儿媳是公公的克星”；有的深刻反映了生活经验“鞋子是人们的眼睛，行路增长人的见识”等等。
两河流域的神话传说特别引起后人的兴趣。人们发现，基督教《圣经·旧约》中的一些故事的渊源在古代两河流域。如有一首叙述神创造世界故事的诗歌与《圣经》的创世故事十分相像，都说神在第六天创造了人，第七天休息。《圣经》中讲蛇引诱亚当、夏娃偷食禁果，两河流域的神话也讲人的祖先因抵抗不住诱惑而犯罪。
《吉尔伽美什》史诗是古代两河流域最有影响力的英雄史诗，诗中塑造了一个蔑视神意、为民造福的英雄形象，并表达了人们希望获知生死秘密的愿望。这是世界上最早的史诗。两河流域科学的主要成就表现在数学和天文学方面。苏美尔人已经懂得10进位制和60进位制，后者在古代两河流域的应用更为普通。我们今天度量时间用小时、分、秒，以及把一圆周分为360度，都是继承了两河流域古人的成果。他们的面积单位、重量单位也多是60进位。古希腊、罗马都采用了这里的一些重量单位，欧洲有的地方甚至一直将这些重量单位沿用到18世纪。
古代两河流域的天文历法知识直接影响了欧洲的天文学。苏美尔人按照月亮的盈亏把一年分为12个月，共354天，同时设闰月调整阴历阳历之间的差别。到公元前7世纪，又设定了了7天一星期的制度，每天各有一位星神“值勤”，并以他命名这一天，其顺序是：星期日（太阳神）、星期一（月神）、星期二（火星神）、星期三（水星神）、星期四（木星神）、星期五（金星神）、星期六（土星神），直到今天，欧洲各国每周7天仍以这7星命名。不过，当时的历法仍是有些疏露、不够准确的。
此外，古代两河流域人民对药物、植物、动物、地理等等也有丰富的知识。
早在5000多年前，两河流域的人们就创造这样发达的文明，真是令人赞叹。欧洲古代文明的最高成就是古希腊文化。然而，当古希腊人还没有跨入文明时代的时候，两河流域的文明就已经延续了约2000年。希腊人后来的许多成就都建立在两河流域文明基础上。