Занимает предгорный краевой прогиб, заполненный песчано-глинистыми аллювиальными отложениями рек, морскими отложениями Персидского залива и материалом наклонных предгорных шлейфов (галечник, щебень). Преобладают плоские равнины высотой до 100 м, по окраинам — до 200 м.
Климат на север субтропический, на юге — тропический, пустынный. Средняя температура января в Басре +11 °C, августа +34 °C, летом в отдельные дни до +50 °C, осадков 100-200 мм в год. Основные реки Тигр и Евфрат (весеннее половодье и летняя межень) служат важными источниками орошения и транспортными путями. Озера, солончаки.
Субтропические и тропические пустыни, по окраинам — полупустыни, вдоль рек местами галерейные леса (из евфратского тополя, ив и др.). Кочевое скотоводство, поливное земледелие, плантации финиковой пальмы. Месторождения нефти (Киркук, Румайла и др.).
Месопотамская низменность — один из древнейших очагов цивилизации (См. Месопотамия).