Các cư dân người Sumer đầu tiên đã định cư ở Lưỡng Hà và xây dựng nên nền văn minh ở đây vào khoảng 3500 năm trước Công nguyên cho đến thời đại Babylon. Kiến trúc của vùng Lưỡng Hà thường được xem như bắt đầu với sự hình thành các thành phố của người Sumer và sự sáng tạo nên chữ viết và khoảng 3100 năm trước Công nguyên. Các công trình kiến trúc được xây dựng trong thời kì Protoliterate là chủ yếu là các đền đài tôn giáo. Người Sumer sử dụng vật liệu chủ yếu xây dựng bằng gạch-bùn, với thể loại công trình nổi tiếng là các Đài chiêm tinh Ziggurat, còn được gọi là bệ núi, ra đời trên cơ sở sùng bái đồi núi, sùng bái thiên thể và tục lệ xem sao, các vì tinh tú trên trời. Ziggurat là loại hình kiến trúc kiểu tầng bậc, bệ cao nọ đặt trên bệ cao kia, càng lên cao thì thu dần lại, có đường dốc trượt hoặc bậc thang thẳng góc hoặc men theo khối xây để đi lên đỉnh, trên đỉnh có một đền thờ nhỏ. Bậc thang có khi đi lên từ bên phải và bên trái khối xây, cũng có kiểu bậc thang xoáy trôn ốc. Mỗi thành phố đều có một hoặc một số Ziggurat. Dấu vết còn lại đã chứng minh đó là những công trình kiến trúc bằng đất nện, bên ngoài có xây một lớp gạch. Ziggurat còn lại ở thành phố Ur là chứng tích nổi tiếng nhất của loại hình kiến trúc này, có niên đại khoảng năm 2125 TCN, có kích thước đáy 65 x 43 m, tầng một cao 9,75 m, tầng hai có kích thước 347 x 23 m, cao 2,5 m, chiều cao tầng trên cùng khoảng 21 m. Ngoài Ziggurat ở Ur, người ta còn tìm thấy dấu vết các Ziggurat khác ở Uruk, Eridou, Ninive và tạo dựng lại cả hình ảnh Ziggurat ở Babilon. Nhìn chung, các Ziggurat có từ ba đến bảy bậc, mỗi tầng được trang trí một màu khác nhau, tượng trưng cho một ngôi sao thờ.

Các ngôi đền điển hình của thời kì Protoliterate, bất kể dạng nền bằng hoặc dạng nền nâng cao được xây dựng tỉ mỉ hơn trong mặt bằng và các chi tiết trang trí. Tường nội thất thường được trang trí bằng các họa tiết hoặc hình mẫu khảm bằng đất nung màu sáng hoặc được mạ đồng. Ở cổng vào các thành phố của người Sume ở Uruk (ngày nay là Tall al-Warka, Iraq) thường có các cột được trang trí theo cách đó. Trong nội thất các tường nền bằng được trang trí với các tranh tường miêu tả các sự tích thần thánh như ở Uqair

Do vùng bình nguyên Tigris-Euphrates không có khoáng vật và cây cối lớn, các cấu trúc của người Sumer thường là từ gạch bùn dạng lồi (plano-convex mudbrick). Gạch lồi này được sản xuất từ đất nung hoặc phơi khô dưới ánh nắng mặt trời. Viên gạch có hình dạng với mặt dưới phẳng, mặt trên có dạng chỏm cầu. Người ta sử dụng sử dụng bùn làm vữa kết dính trong kết cấu xây dựng mà không dùng đến xi măng. Để tạo được độ ổn định cho kết cấu, người ta đặt một hàng gạch phẳng xuống đáy của mỗi hàng gạch. Phần lỗ thủng giữa các viên gạch được trét bằng nhựa cây, rơm, sậy và cỏ dại.

Do xây dựng bằng bùn đất, các công trình bằng cuối cùng sẽ bị hư hỏng, do vậy người Sumer phải phá hủy định kì, san phẳng và xây dựng lại trên cùng một địa điểm. Chu kì tái xây dựng các công trình trên cùng một địa điểm dần dần đã nâng cao cốt nền chung của toàn thành phố hơn vùng bình nguyên xung quanh thành các đồi. Các đồi này được tìm thấy ở khắp vùng Cận Đông. Các cuốn sách Sumer cổ đại (cylinder seals) cũng miêu tả quá trình xây dựng từ cây sậy, không giống với những công trình được xây dựng ở vùng đầm lầy Ả rập phía nam Iraq ngày nay. Các ngôi đền và cung điện của người Sumer được xây dựng bằng các vật liệu và kỹ thuật tiên tiến hơn, ví dụ như trụ tường, hõm tường, bán cột và nền đất sét.