Материальная культура народов древнего Двуречья находилась на сравнительно высоком уровне. Однако каменные орудия вышли окончательно из употребления лишь в начале 3-го тыс. до н. э. В металлургии в середине 3-го тыс. были известны литье, ковка, чеканка, изготовление золотой и серебряной проволоки, филигрань. Основным строительным материалом был сырцовый и, реже, обожжённый кирпич; был известен, но мало применялся свод, система дренажа и т.п. Позднее начинается заметный прогресс в технике. Совершенствуется военная техника — вводятся колесничное войско (с начала 2-го тыс.), панцирь из медных блях (с середины 2-го тыс.), конное войско, меч, укрепленные военные лагеря, осадные орудия — тараны, строятся каменные и наплавные мосты (на кожаных бурдюках). В 1-м тыс. до н. э. в Ассирии и Вавилонии появляются железные орудия, в ремесле — также алмазное сверло, примерно на рубеже 2-го и 1-го тыс. до н. э. появляется и новая оросительная техника: водоподъёмное колесо (сакие), и «бесконечная» верёвка с кожаными ведрами (черд), в 7 в. до н. э. в Ассирии строится первый каменный акведук.
Важнейшим фактором развития науки была хозяйственная практика, которая требовала, прежде всего, выработки системы мер, а также создания приёмов определения площади полей, объёма зернохранилищ и искусственных водоёмов, расчётов рабочих норм при копке каналов, в строительстве и ремесле; на этой основе к концу 3-го тыс. до н. э. создалась шумеро-вавилонская математика. Вавилонские математики широко пользовались созданной ещё шумерами шестидесятеричной позиционной системой счёта; на основе этой системы были составлены различные вычислительные таблицы: деления и умножения чисел, квадратов и кубов чисел и их корней (квадратных и кубических) и др. (см. Клинописные математические тексты ). Вавилоняне решали квадратные уравнения, знали «теорему Пифагора» и располагали методами нахождения всевозможных «пифагоровых» чисел (более чем за тысячу лет до Пифагора); помимо планиметрических задач, решали и стереометрические, связанные с определением объёма различного рода пространств, тел, широко практиковали черчение планов полей, местностей, отдельных зданий, но обычно не в масштабе.
Больших успехов достигли вавилоняне в области химии, имевшей, разумеется, чисто прикладной характер. От 2-го тыс. до н. э. сохранились многочисленные рецепты изготовления бронзы, известны глазури и многокрасочные поливы на керамике.
Попыткой обобщения географических представлений является «карта мира», где земля изображена в виде плоскости, пересечённой реками Тигром и Евфратом, сбегающими с северных гор, и окруженной мировым океаном, на поверхности которого она, видимо, мыслилась плавающей. Океан представлялся окруженным «плотиной небес», на которой покоилось несколько (три или семь) небесных сводов; под землёй мыслилась преисподняя («Великая гора»). Но географический кругозор вавилонских купцов-практиков был гораздо шире (к 1-му тыс. — от Испании до Индии).
Крупный шаг вперёд сделала в это время также медицина. Хирургические операции включали ампутации, сращивание переломов, удаление бельма с глаза и др. В медицинских текстах, дошедших от 2-й половины 2-го тыс. до н. э. и 1-й половины 1-го тыс. до н. э., части человеческого тела уже были сведены в анатомическую систему. Были систематизированы также некоторые болезни и соответствующие лекарства.
Из записей астрономических и метеорологических наблюдений стали развиваться астрология (лишь в 1-м тыс. до н. э.) и астрономия. Были выделены планеты, которые, в противоположность неподвижным звёздам, сравниваемым со спокойно пасущимися овцами, назывались «биббу», «козлами». Каждая планета получила своё специальное название (кроме Меркурия, названного «биббу», то есть планета): Венера — «Дильбат», Юпитер — «Мулубаббар» («звезда-солнце»), Марс — «Залбатану» и Сатурн — «Кайману». Тогда же начались наблюдения движений планет; в частности, сохранились тексты, посвященные изучению движения Венеры. Сравнительно высокое развитие астрономии было, видимо, связано с потребностями лунного календаря . Первоначально каждое государство-город имело самостоятельный календарь, но после возвышения Вавилона общим для всей страны стал календарь, принятый в Вавилоне. Год состоял из 12 лунных месяцев, имевших 29 или 30 дней (синодический месяц, или период смены фаз луны, равен приблизительно 29 дням). Из-за того, что солнечный год длиннее лунного на 11 дней, время от времени, для устранения этого несоответствия, вводился дополнительный месяц. Уже до середины 2-го тыс. до н. э. были описаны созвездия, велись записи гелиакальных восходов светил и т.п. Начиная с середины 1-го тыс. до н. э. устанавливаются твёрдые правила для вставки високосных месяцев, интенсивно развивается вычислительная астрономия, сохранились тексты, где для определённого года (или последовательности лет) указаны положения Луны (или планет) через определённые интервалы времени. Большой заслугой вавилонских астрономов было открытие сароса — промежутка времени, по истечении которого солнечные и лунные затмения повторяются в той же последовательности.
С основами вавилонской науки были знакомы и соседние народы — эламиты, хурриты, хетты, финикийцы. Вклад в неё Ассирии был незначителен, однако большая часть вавилонских научных сочинений дошла до нас из ассирийских библиотек 12—7 вв. до н. э. Древнегреческая наука восприняла некоторые достижения вавилонской науки (видимо, не непосредственно, а через Финикию и Малую Азию), но вавилонская астрономия, по-видимому, оказала и прямое влияние на древнегреческую.
Шумеро-вавилонская система мер и весов легла в основу ряда метрологических систем древней Передней Азии, а шестидесятеричная позиционная система счисления дошла и до нашего времени: именно этой системой пользуются и сейчас, когда оперируют градусами (или часами), минутами и секундами.
Примером своего рода исторической концепции, зачатком истории как науки может служить изложение исторических событий в виде «Списка царей», начинающегося с момента, когда «царственность спустилась с неба», и тянущегося непрерывно от древнейших к позднейшим царям. Этот список был составлен около 2100 до н. э. для обоснования идеи абсолютности царской власти.
К первым сочинениям научного характера в древнем Двуречье можно отнести списки знаков письма — сначала рисуночных, а затем развившихся из них — клинописных — и перечни терминов, записанных при помощи таких знаков. Подобные перечни были впервые составлены около 3000 до н. э. Позже, в связи с практической потребностью, были накоплены определенные знания в области филологии. Так, в связи с тем, что шумерский язык выходил из живого употребления, а бытовым языком стал аккадский, создавались пособия для изучения шумерского как языка религии и школы — списки слов и специальных терминов разного рода, в том числе ботанических, зоологических, минералогических и т.п.; в начале 2-го тыс. появились шумеро-аккадские общие и терминологические словари, были даже попытки составления этимологических словарей; ещё позднее, частично за пределами Двуречья, составлялись и многоязычные словари, например шумеро-аккадо-западносемитско-хурритский, шумеро-аккадо-хеттский и т.п. Составлялись пособия по грамматике.
Средоточием науки в древнем Двуречье до середины 2-го тыс. до н. э. была так называемая э-дубба — тип светской школы-академии, готовившей главным образом писцов, но имелись, видимо, и храмовые школы. Писец было почётным званием образованного человека. В соответствии со степенью эрудиции и специализации различалось около двадцати видов писцов. Среди дидактических школьных текстов известно «Поучение земледельцу», нечто вроде краткого сельскохозяйственного справочника.
Дошедшие до нас мифы отражают в основном представления народов, живших ирригационным земледелием, а также оседлых охотников и скотоводов. Согласно представлениям древних народов Двуречья, плоская земля лежит на поверхности мировых вод, окружающих её и выступающих в виде колодезной и речной воды; эти воды отделены от небесных вод «Плотиной небес», на которой покоится несколько твёрдых небосводов — небо Солнца, Луны, планет и неподвижных звёзд. Внутри земли — мрачный город мёртвых. Мир сотворён либо богиней-матерью, либо (в поздних мифах) мужским божеством (Энлиль, Мардук). Так, по вавилонскому мифу (2-е тыс. до н. э.), в борьбе старших богов с младшими первых возглавляет чудовище — богиня Тиа'мат («Море»), вторых — бог Мардук. Убив Тиа'мат, Мардук рассекает её тело надвое, превращая его в подземные и небесные воды. Видное место занимает миф о потопе и спасшемся на корабле от потопа единственном человеке — мудром Зиусудре (шумерское; аккадское — Утнапишти). Конкретные черты этому мифу дали сравнительно частые в Двуречье разрушительные наводнения. По мифу о богине Иннин (шумерское; аккадское — Иштар), она спустилась в преисподнюю, чтобы оспорить господство богини мёртвых, а затем вырвалась на землю, оставив богине мёртвых своего возлюбленного Думузи как выкуп за себя. Героические мифы группируются по местным циклам. Наиболее интересен круг мифов г. Урука, связанный с именами героев Энмеркара, Лугальбанды и Гильгамеша . Известен также миф о вражде орла и змеи и о попытке героя Этаны взлететь на небо на орле. До нас дошли в основном записи официальных версий мифов, подчинённые идее о бессилии человека перед богами.
