Lưỡng Hà bao gồm vùng đất nằm giữa sông Euphrates và sông Tigris, cả hai đều bắt nguồn từ dãy núi Taurus. Hai con sông được cấp nước bởi nhiều phụ lưu và toàn bộ hệ thống sông chảy qua một vùng núi rộng lớn. Các tuyến đường bộ ở Lưỡng Hà thường men theo Euphrates vì bờ sông Tigris thường dốc và trắc trở. Khu vực có khí hậu bán khô hạn với một sa mạc rộng lớn ở phía bắc và một khu vực 15.000 kilômét vuông (5.800 dặm vuông Anh) đầm lầy, đầm phá, bãi bùn và bờ lau sậy ở phía nam. Ở cực nam, Euphrates và Tigris hợp dòng và đổ vào Vịnh Ba Tư.

Môi trường khô hạn trải dài từ các khu vực phía bắc nhưng chưa chắc làm nông nghiệp dùng nước mưa cho đến ở phía nam dùng thủy lợi. Hệ thống tưới tiêu được hỗ trợ bởi mực nước cao và nước tuyết tan từ trên các đỉnh núi cao phía bắc dãy Zagros và từ Cao nguyên Armenia. Hệ thống thủy lợi đòi hỏi khả năng huy động lực lượng lao động lớn để xây dựng và bảo trì kênh rạch, dẫn đến sự phát triển của đô thị và hệ thống chính quyền tập trung ở thời kỳ sơ khai.

Nông nghiệp trong khu vực cũng được kết hợp với chăn thả du mục cừu và dê (và sau đó là lạc đà) từ thảo nguyên ven sông vào những tháng mùa hè khô ráo tới vùng rìa sa mạc vào mùa đông ẩm ướt. Khu vực này có ít đá xây dựng, kim loại quý và gỗ, vì vậy phải phụ thuộc vào buôn bán nông sản đường dài để trao đổi các mặt hàng này từ các khu vực xa xôi. Ở vùng đầm lầy ở phía nam, một nền văn hóa ngư nghiệp phức tạp đã tồn tại từ thời tiền sử, cũng đóng góp vào sự đa dạng văn hóa.

Khu vực thường xảy ra những sự đứt gãy văn hóa định kỳ vì một số lý do. Nhu cầu lao động theo thời gian đã dẫn đến sự gia tăng dân số, đẩy khả năng chịu đựng của hệ sinh thái tới giới hạn. Giai đoạn bất ổn khí hậu xảy ra có thể kéo theo sự sụp đổ của chính quyền trung ương và suy giảm dân số. Ngoài ra, những cuộc tấn công từ các bộ lạc trung du hoặc người du mục đã dẫn đến thương mại sụp đổ và các hệ thống thủy lợi bị bỏ bê. Cùng với đó, xu hướng trung tâm hóa của các thành bang khiến cho quyền lực của chính quyền trung ương trên toàn khu vực bị phân mảnh.[16] Những xu hướng này vẫn tiếp tục cho đến ngày nay ở Iraq.