Việc nghiên cứu kiến trúc Lưỡng Hà cổ đại dựa trên những bằng chứng khảo cổ học, những bức tranh thể hiện các công trình và những văn bản miêu tả lại việc xây dựng. Những văn bản của các học giả thời trước thường được lưu giữ trong các đền, trên những bức tường thành phố, trên những cánh cổng và trên những công trình lăng mộ, nhưng thỉnh thoảng chúng cũng xuất hiện trên các công trình nhà cửa dân cư.[7] Việc nghiên cứu bề mặt kiến trúc cũng cho phép có cái nhìn về hình thức thành thị tại các thành phố ở buổi đầu lịch sử Lưỡng Hà. Những tàn tích nổi tiếng nhất từ thời Lưỡng Hà là các tổ hợp đền tại Uruk từ thiên niên kỷ thứ 4 trước Công Nguyên, những đền đài và cung điện từ các địa điểm thuộc Triều đại sớm tại thung lũng Sông Diyala như Khafajah và Tell Asmar, những tàn tích của Triều đại Ur thứ 3 tại Nippur (điện thờ Enlil) và Ur (điện thờ Nanna), những tàn tích giữa Thời đồ đồng tại các địa điểm ở Syria và Thổ Nhĩ Kỳ Ebla, Mari, Alalakh, Aleppo và Kultepe, những cung điện giai đoạn cuối thời đồ đồng ở Bogazkoy (Hattusha), Ugarit, Ashur và Nuzi, các cung điện thời kỳ đồ sắt và các đền đài tại Assyria (Kalhu/Nimrud, Khorsabad, Nineveh), Babylonian (Babylon), Urartian (Tushpa/Van Kalesi, Cavustepe, Ayanis, Armavir, Erebuni, Bastam) và các địa điểm Neo-Hittite (Karkamis, Tell Halaf, Karatepe). Các ngôi nhà thường là tàn tích còn sót lại của Babylonia cổ tại Nippur và Ur. Trong số những văn bản về việc xây dựng công trình và mục đích của chúng, Gudea từ thiên niên kỷ thứ 3 trước Công Nguyên là đáng chú ý nhất, cũng như những văn bản ghi chép hoàng gia Assyria và Babylonia từ Thời đồ sắt.

Nhà cửa

Những vật liệu sử dụng xây dựng nhà cửa tại Lưỡng Hà tương tự như vật liệu ta dùng ngày nay: gạch bùn, vữa bùn và cửa gỗ, tất cả chúng đều có sẵn ở xung quanh thành phố[8], dù gỗ có hiếm hơn. Đa số nhà đều có phòng trung tâm hình vuông và các phòng khác bao xung quanh, nhưng nhà nói chung khác biệt nhau nhiều về kích thước và vật liệu sử dụng tùy theo gia đình . Những phòng nhỏ không đồng nghĩa với việc chủ nhà nghèo khó; trên thực tế những người nghèo nhất xây nhà bằng các vật liệu nhanh hỏng như lau sậy lấy từ bên ngoài thành phố, nhưng có rất ít bằng chứng trực tiếp về điều này[9].

Cung điện

Các cung điện của tầng lớp trên tại Lưỡng Hà ở thời kỳ đầu là những phức hợp công trình lớn, và thường được trang hoàng rực rỡ. Những công trình như vậy còn có thể thấy tại các di chỉ châu thổ Sông Diyala River như Khafajah và Tell Asmar. Các cung điện có từ thiên niên kỷ thứ 3 trước Công Nguyên đó được dùng cho những định chế kinh tế xã hội bậc cao, vì thế, ngoài chức năng ở và nhà riêng, chúng còn là xưởng chế tạo đồ thủ công, kho thực phẩm, sân tổ chức nghi lễ, và thường có cả các điện thờ. Ví dụ, cái gọi là "giparu" (hay Gig-Par-Ku trong tiếng Sumer) tại Ur nơi những vị nữ tu của thần Mặt Trăng Nanna trú ngụ là một phức hợp lớn với nhiều sân, một số điện thờ, những phòng chôn cất của các nữ tu, một phòng nghi lễ lớn, vân vân. Một phức hợp tương tự là một cung điện Lưỡng Hà đã được khai quật tại Mari ở Syria, có niên đại từ giai đoạn Babylonia Cũ.

Các cung điện Assyria từ Thời đồ sắt, đặc biệt tại Kalhu/Nimrud, Dur Sharrukin/Khorsabad và Ninuwa/Nineveh, đã trở nên nổi tiếng nhờ những hình ảnh và những đoạn văn miêu tả trên các bức tường của chúng, tất cả đều được khắc trên những phiến đá. Những hình ảnh đó hoặc thể hiện cảnh thờ cúng hoặc miêu tả về quân đội của nhà vua hay các thành tựu dân sự. Những cánh cổng và những lối vào quan trọng được trang trí bằng nhiều hình khắc các vị thần trong thần thoại để tránh điều không may. Bố cục kiến trúc các cung điện thời đồ sắt cũng được tổ chức xung quanh một sân nhỏ. Thường phòng thiết triều của vua có cửa trông ra một sân nghi lễ lớn, nơi những vị triều thần gặp gỡ và tổ chức các lễ nghi triều đình.

Số lượng lớn các đồ vật bằng ngà tìm thấy ở nhiều cung điện Assyria cho thấy mối quan hệ buôn bán thường xuyên với những quốc gia Neo-Hittite Bắc Syria thời kỳ đó. Một bằng chứng khác là những dải hình repousse đồng trang trí trên những cánh cổng gỗ.