Nguồn sử liệu quan trọng nhất để nghiên cứu lịch sử khu vực Lưỡng Hà là các bản cổ văn viết trên các bảng đất sét. Khi khai quật các thành thị cổ đại ở vùng Lưỡng Hà như Lagas, Uma, Pa, Larsa v.v…, người ta đã tìm thấy hàng nghìn “cuốn sách” bằng đất sét nung như thế. Riêng thư viện của vua Atxuabanipan đã có đến vài nghìn cuốn, mỗi cuốn gồm nhiều trang, trên đó có ghi số trang và đóng dấu với dòng chữ “Cung điện của Atxuabanipan, chúa tể vũ trụ, quốc vương Atxiri”. Nội dung của các tài liệu này hết sức phong phú, về ngữ pháp, sử biên niên, luật pháp, các báo cáo về các công trình xây dựng cung điện, đền miếu, đệ trình của các quan lại, các tài liệu ngoại giao, những bài thuốc và tài liệu y học, bảng kê khai động, thực vật và khoáng sản, sổ sách kế toán của nhà vua, các loại đơn kiện, khế ước, giấy tờ mua bán nhà cửa hoặc nô lệ…
Ngoài những bảng chữ bằng đất sét, người Lưỡng Hà cổ đại còn khắc chữ trên đá. Trong số đó, cột đá có khắc đầy đủ 282 điều của bộ luật Hammurabi tìm thấy ở Sudo năm 1902, có một giá trị đặc biệt.
Vùng Lưỡng Hà ngày nay cũng là nơi còn lưu giữ nhiều di tích lịch sử. Đó không chỉ là một vài di tích kiến trúc hay điêu khắc riêng lẻ, mà là cả những khu di tích – những thành thị cổ đại với dấu tích của những khu phố cổ, những đền miếu và dinh thự, những kênh máng dẫn nước và cầu cống, tháp Babilon 7 tầng, “Vườn treo Babilon” và cổng vòm Isota,… Những cuộc khai quật khảo cổ ở Hôrxabat, Lagas, Esnuna, Ua, Meri,… đã cung cấp cho các nhà sử học một nguồn sử liệu vật chất khổng lồ để tìm hiểu mọi mặt đời sống của cư dân Lưỡng Hà thời cổ đại.
Cũng như nhiều nơi khác, lịch sử Lưỡng Hà được đề cập tới khá đầy đủ trong các tác phẩm của nhiều tác giả Hi Lạp và Rôma. Công đầu trong lĩnh vực này phải kể tới Hêrôđốt người đã dành nhiều công sức, không chỉ cho việc viết lại lịch sử của cuộc chiến tranh Hi Lạp – Ba Tư mà còn miêu tả tỉ mỉ điều kiện thiên nhiên vùng Lưỡng Hà, những phong tục tập quán tín ngưỡng văn hóa và lịch sử của các dân tộc đã cư trú và xây dựng nên ở nơi đây một nền văn minh vào loại sớm nhất trong lịch sử nhân loại. Các nhà sử học ngày nay cũng sẽ tìm thấy những đoạn ghi chép sống động như thế về địa lí và lịch sử khu vực Lưỡng Hà trong các tác phẩm “Thư viện lịch sử” của nhà sử học Điôđor và “Địa lí” của nhà địa lí Xtrabôn.
Trong số các tác giả cổ đại còn để lại những ghi chép về khu vực Lưỡng Hà thì Beros (Thế kỷ IV – III TCN) – một tác giả người Babilon có một vị trí đặc biệt. Là một tu sĩ trong đền thờ Markuk ở Babilon, ông có điều kiện thâm nhập vào kho tài liệu của đền. Chính vì vậy trong tác phẩm của mình, Beros đã kể lại khá tỉ mỉ không chỉ những truyện truyền thuyết mà cả lịch sử Babilon từ sau trận đại hồng thủy theo truyền thuyết đến tận khi Alexanderia Macêdonia từ trần. Song, rất đáng tiếc là những ghi chép của ông đến nay chỉ còn lại từng đoạn rời rạc trong các tác phẩm của I. Phlavia và nhiều người khác.
Nguồn sử liệu đồ sộ trên đây chính là nguồn nước mát vô tận vừa có sức lôi cuốn, vừa là nền tảng và là động lực thúc đẩy các nhà nghiên cứu lịch sử, văn hóa và ngôn ngữ. Song, trong thời kì đầu, các học giả châu Âu chỉ chú ý tới vương quốc Atxiri cổ đại, cho nên ngành học mới này được gọi là Atxiri học.
Những bản văn tự tiết hình đầu tiên được nhà du lịch người Italia là Pêtrô Vallê đưa về châu Âu vào TK XVII.
Đến cuối TK XVIII,” một học giả người Đan Mạch là Karsten Nibur đa thử dịch loại chữ tiết hình này nhưng không thành công. Mãi đến nửa đầu TK XIX, nhờ có công trình nghiên cứu của nhà học giả Anh Raolinxơn, người ta mới tìm ra được cách đọc thứ chữ này. Nhờ đó, những bản cổ văn của các dân tộc vùng Lưỡng Hà mới được phiên dịch, khai thác, phục vụ cho việc nghiên cứu lịch sử và văn hóa khu vực Lưỡng Hà thời cổ đại.
Những cuộc khai quật khảo cổ ở vùng Lưỡng Hà đã được bắt đầu từ giữa TK XIX khi mà Botta phát hiện được ở Horxabát dấu tích của khu hoàng cung của vua Atxiri Sargôn II. Đến nửa sau TK XIX, hàng loạt các thành phố – thủ đô của các quốc gia – thành thị cổ ở vùng Lưỡng Hà đã được khai quật và nghiên cứu : Lagas do Đe Xarzek và Hezơ khai quật. Kinh đô Tân Babilon do một đoàn khảo cổ người Đức; ở đây họ đã tìm thấy phế tích của những công trình kiến trúc nổi tiếng từ thời cổ đại qua sự miêu tả của các nhà sử học Hi Lạp như Vườn treo Babilon, cổng thành nữ thần Isơta,…
Vào đầu TK XX, công cuộc tìm kiếm và khai quật các thành phố cổ càng được đẩy mạnh hơn nữa. Ở Ua, các nhà khảo cổ đã phát hiện được dấu tích của nhiều cung điện, đền miếu thuộc nhiều thời đại khác nhau cùng với một số lượng lớn các tài liệu văn tự cổ. Những phát hiện tương tự còn được tiến hành ở Esnuna – một thành phố Accát ở vùng Trung Lưỡng Hà và ở Meri – cố đô của vương quốc Mari trên bờ sông Ơphơrat vào những năm 1933 – 1936 và sau đó. Trong những năm 1949 – 1959, Malloen liên tục đào bới ở vùng Kalaha, đã phát hiện dấu tích của một pháo đài cổ ở cố đô của Vương quốc Atxiri với bức tường thành dày tới 5m.
Đồng thời với những công trình nghiên cứu khảo cổ học và dịch thuật, ngay từ nửa đầu TK XIX đã bắt đầu xuất hiện một số tác phẩm có tính chất tổng hợp về lịch sử khu vực. Do choáng ngợp trước những thành tựu rực rỡ của một nền văn minh vật chất và tinh thần ở Babilon vừa được phát hiện, do những hạn chế về nhận thức và quan điểm, các nhà Atxiri học thời kì đầu đã cố theo đuổi thuyết “Đại Babilon”, đánh giá quá cao vị trí của Babilon trong lịch sử nhân loại. Trong các công trình nghiên cứu của mình, các tác giả Delis, Vinkler và nhiều người khác đều có cùng chung một quan điểm cho rằng những tri thức khởi nguyên của nhiều lĩnh vực, tôn giáo, nghệ thuật, văn học,… đều bắt nguồn từ Babilon và vì thế, Babilon được họ gọi là cái nôi của nền văn minh nhân loại.
Quan điểm sai lầm của thuyết “Đại Babilon” đã được nhiều học giả có tên tuổi (như E. Mayer, Ph. Kugler v.v…) phê phán và mất dần cơ sở khoa học khi những dấu tích của nền văn minh vật chất và tinh thần của người Xume được phát hiện. Song, từ đó, một số nhà nghiên cứu lại có xu hướng đánh giá quá cao vai trò của người Xume. Nhà khảo cổ học nổi tiếng người Anh G. Child và một số người khác (như L. Ullei, B.Groznưi, L. King, X.N. Kramer) đã cho rằng người Xume là cư dân “gốc” và là chủ nhân của nền : văn minh Lưỡng Hà – nơi xuất hiện lần đầu tiên trong lịch sử cơ quan kiểu nghị viện và tòa án cũng như những khái niệm về “thời đại hoàng kim”… Có nhà sử học còn đánh giá quá cao sự phát triển của nền kinh tế Babilon, khẳng định ở đây đã tồn tại một nền kinh tế hàng hóa tiền tệ, thị trường và nền kinh tế ngoại thương.
Các nhà sử học Liên Xô (trước đây) như M.V. Nilolxki, V.V. Struve, I.M. Điakonov,… cũng có những đóng góp đáng kể. Họ không chỉ tiến hành các công trình dịch thuật các tài liệu văn tự tiết hình, mà còn công bố nhiều cuốn chuyên khảo nghiên cứu một cách toàn diện các mặt kinh tế, chính trị, xã hội và văn hóa của các dân tộc vùng Lưỡng Hà.
Lịch sử thế giới cổ đại – NXB Giáo dục,
