地质学家还通过放射性碳年代测定、氨基酸差位异构分析以及花粉分析等一系列科学手段，确认了这段时期两河流域湿润气候的存在。因此，美索不达米亚在历史上是“天堂”。这里的地理环境和气候非常好。
美索不达米亚曾经存在特别湿润的气候。那时，亚美尼亚山区丰沛的降水源源不断的注入幼发拉底河和底格里斯河，两条母亲河又滋润着平原肥沃的土地。因此可以肯定，在BC4000--2000年左右，在美索不达米亚文明创立的关键时期，自然条件是适宜的。
就是说，恰恰是在这个气候湿润的关键时期，苏美尔人创造了人类历史上目前文献记载最古老的文明。我们确实无法想象，如果没有两河流域充沛的流量，苏美尔人如何提取足够的水去灌溉农田；如果没有季风雨没必要那么多的惠泽，在干旱荒芜的土地上是不会有这些文明的。
科学家通过大量的研究证实，那时在两河平原上曾经是一片林木繁茂、垄亩青青的绿野；也曾经沟渠纵横、河网密布、人烟稠密。犹太人和希腊人把这里称为“天堂”并非妄言。
然而，几千年来，由于泛滥的河水把盐分带入土壤，又没有人工将过多的盐分排泄出去，这样的恶性循环造成盐碱地不断增加。昔日繁荣的古代农业城镇绝大部分沦为了沙漠中的土丘。
在两河流域北部，幼发拉底河东岸有两条大支流——巴里赫河和哈布尔河，由北向南注入主河道。哈布尔河上游有许多小支流，形成一个三角形的河网地区，而且这一地区冬季降雨量较丰沛。巴里赫河和哈布尔河上游形成了两河流域北部二个无需人工灌溉的农业地区。
哈布尔河网地区西部和东部各有—个凸出的山脉：阿波戴·吉兹（Abd–e1–Aziz）和捷别勒·辛加尔（JebelSingar）。河网区的北面是陶鲁斯山脉延伸高地，其东是底格里斯河岸。虽然哈布尔河上游地区和巴里赫处于两河之间较宽的地带，阿拉伯语却称这个地区为亚兹腊（ElJazirah），意为“岛”。学术界一般则称其为两河流域北部，或把这一地区与底格里斯中游两岸的亚述城市合在一起称为亚述地区，因为这里曾是亚述帝国的中心地区。
在亚述，农田和果园分布在河流、泉和并井的附近，形成星罗棋布的农业居民点，而其周围的原野在春季长满青草成为发展牧业的天然场地。巴里赫和哈布尔富饶河网地区形成了作为东方亚述中心的底格里斯上游河谷和西方叙利亚之间的“走廊”。这里数以百计的由古代城镇废墟形成的“台勒”（tell，“土丘”）表明了这里曾是繁荣之地。
北部两河流域，亚述的另一重要地区是底格里斯河东岸至库尔迪斯坦山脉之间的丘陵地带。这里年降雨量在300毫米和650毫米之间。地形由河谷平地逐步升级，直到白雪覆盖的、分隔伊拉克和伊朗两国的札格罗斯山主脉（海拔2500米至3500米）。五条河流由东北山区流经这一地带并注入底格里斯河：由北向南数是第二哈布尔河、大札布（古称“上札布”）、小札布（“下札布”）、阿季姆和迪亚拉河（古称“图尔那特”），其中两条札布河和迪亚拉河是古代亚述的主要河流。这里气候四季分明，山坡上有草地、橡树和松树林，河谷则易于种植小麦、大麦、果树、葡萄和蔬菜。由于东部和北部山区中的野蛮落后部落经常从这一地带侵入两河流域文明区，所以这里是亚述帝国重兵防御的前线和向东方扩张和征服的基地。而迪亚拉河和底格里斯河汇合地区则是深受两河南部苏美尔文明影响的阿卡德人的地区，两河流域第一个统一王朝的首都阿卡德城可能就在这一地区。迪亚拉河地区东南邻近埃兰，历史上埃兰曾多次侵入这一地区，并由此北上亚述或南下巴比伦，阿卡德帝国和亚述帝国的国王们也先后由此出征击败埃兰。
两河流域的农业和畜牧产品相当丰富：谷物、蔬菜，肉类（牛羊为主，猪较少）、皮革、羊毛、亚麻以及角制品等。谷物有小麦、红小麦（emmer）、小米等。而大麦因适应本地略带盐碱的土壤无论在古代还是现代都是主要的谷物。大麦芽被用来酿造啤酒，小麦和大麦被磨成面粉烤制面饼。主要油类植物是芝麻。丰富的椰枣（俗称“伊拉克蜜枣”）也是两河流域人民的美味食品：南部炎热的气候和充足的灌溉水非常适合枣椰树生长。
本地的自然资源总的来说是贫乏的。河流能提供鱼和水产品、芦苇。苇秆用来编席、篮和箱，造船和建房。由于作为果树的枣椰树木质粗糙，本地缺乏木材。石料仅有石灰石和“摩苏尔大理石”二种。
虽然现代伊拉克以丰富的石油蕴藏著名，古代两河流域人却仅知道石油的伴生物沥青矿。沥青矿最丰富的地带是幼发拉底河中游河岸上的西特和腊马迪一线。他们用沥青作砖层之间的粘接物、房屋建筑和船舶的防水涂料、燃料和艺术品的连接、镶嵌、塑型材料，甚至作为药用。
本地没有金属矿藏，缺乏建筑、装饰和雕塑用的石料和木材。从原始时期起，原材料就由贸易进口，并在这一无铜地区发展成铜石并用文化。
一般认为铜最早由伊朗西部和高加索山区的阿塞拜疆和亚美尼亚输入。后来，附近的小亚细亚、塞浦路斯、巴林岛和阿曼的铜都能运到两河流域。亚述帝国时期，腓尼基人开始从西班牙横渡地中海把铜运到东方。
锡可能来自伊朗、高加索和阿富汗。白银多数来自陶鲁斯山脉。
黄金来自从埃及到印度的许多矿点。
伊朗几处供应硬石料和各种有价值的宝石。
文献提到乌尔第三王朝时期石刻匠常用的光亮的黑闪长岩碑料来自“马干”（阿曼或埃及）。