Ukształtowanie powierzchni. W Iraku wyróżnia się północno-wschodnią strefę gór i pogórzy, środkowy pas nizin wyznaczony przebiegiem dolin Eufratu i Tygrysu oraz wyżynny pas pustyń na południowym zachodzie. Około 21% powierzchni kraju zajmują Góry Kurdystańskie, należące do strefy młodych gór fałdowych, ciągnących się od Azji Mniejszej po Himalaje. Pasma górskie o przebiegu równoleżnikowym, na pograniczu z Turcją i Iranem, rozdzielają liczne kotliny i doliny; większość szczytów ma kopulasty kształt, tylko wyniesienie powyżej 2500 m n.p.m. mają ostre granie ze śladami zlodowaceń; na granicy z Iranem znajduje się najwyższy szczyt kraju Maleh Kuh-e Hazar (3728 m n.p.m.). Od południowego zachodu Góry Kurdystańskie otacza szeroka strefa pogórza z kotlinami na wysokości 200-300 m n.p.m., oddzielona od nizin Mezopotamii ciągiem pasm górskich (Ǧabal Sinǧār, Ǧabal Makhul, Ǧabal Hamrīn) i wzgórz. Z położonych na południe od Gór Kurdystańskich gór Zagros w granicach Iraku znajduje się tylko fragment ich zachodniego pogórza. Przez środkową część kraju, od granicy z Syrią po wybrzeże Zatoki Perskiej, rozciągają na długości 550 km i szerokości do 150 km niziny Mezopotamii. Północny obszar Mezopotamii to płaska górna Mezopotamia o przeciętnej wysokości 200-300 m n.p.m., natomiast środkową i południową jej część zajmuje położona na wyżynie poniżej 100 m n.p.m. Nizina Mezopotamska (zwana Dolną Mezopotamią), z równinami międzyrzecza Eufratu i Tygrysu oraz bagnami i rozlewiskami w strefie nadmorskiej. Pustynie obejmują blisko 44% terytorium Iraku. Największe z nich to: Pustynia Syryjska na zachodzie, wzdłuż pogranicza z Syrią, Jordanią i Arabią Saudyjską, oraz łącząca się z nią na południu, przy granicy z Arabią Saudyjską, pustynia Wielki Nefud. Pustynia Syryjska, zwana Pustynią Zachodnią, zajmuje w części bazaltowy płaskowyż, obniżający się z zachodu na wschód (od 800 m do 300-200 m n.p.m.); jest typową pustynią kamienistą i żwirową. Wielki Nefud, nazywany Pustynią Południową, o lekko falistej powierzchni (wysokość 300-150 m n.p.m.), na znacznym obszarze ma charakter pustyni żwirowej, tylko miejscami piaszczystej z ciągami wydm typu barchanów. Wybrzeże Zatoki Perskiej, między ujściem Szatt al-Arab a granicą z Kuwejtem, jest płaskie i bagniste, długość linii brzegowej wynosi zaledwie 58 km.

Klimat. Na większości terytorium Iraku panuje klimat zwrotnikowy kontynentalny suchy i wybitnie suchy, na północy kraju – podzwrotnikowy suchy, w Górach Kurdystańskich – górski. Pogodę od listopada-grudnia do kwietnia-maja kształtują Niże Śródziemnomorskie, które wędrując w kierunku Zatoki Perskiej przynoszą wilgotne powietrze i opady, w pozostałym okresie napływa kontynentalne powietrze z Wyżu Azorskiego i wyżów nad Półwyspem Arabskim, w związku z tym zimy są chłodne i wilgotne, a lata gorące i suche. Nad Niziną Mezopotamską podczas zimy wieje chłodny wiatr północno-zachodni, zwany chłodnym szamalem, w lecie – stały północno-zachodni wiatr, nazwany 120-dniowym albo wielkim szamalem. W pasie od Bagdadu do Zatoki Perskiej zdarza się 20-30 dni rocznie z burzą pyłową (khubar) przy wiatrach znad Pustyni Syryjskiej i Małego Nefudu. Roczna suma opadów na północy przekracza 500 mm, w Górach Kurdystańskich miejscami powyżej 1000 mm (tam też pada śnieg), na południu do 160 mm, na południowym zachodzie poniżej 100 mm. W styczniu temperatury maksymalne od 12-13°C na północy do 18°C na południu; temperatury minimalne w tym czasie odpowiednio od 2-4°C do 7°C; podczas wyjątkowych fal chłodu znad Azji Środkowej od -20°C w Górach Kurdystańskich do 0°C i nieznacznie powyżej nad Zatoką. Temperatura maksymalna w lipcu i sierpniu, poza górami, wynosi 43°C, wyjątkowo 49-52°C, minimalna w tych miesiącach – od 22°C na północy kraju do 27°C na południu.

Wody. Terytorium Iraku, z wyjątkiem częściowo bezodpływowych obszarów pustyń, należy do zlewiska Oceanu Indyjskiego. Głównymi rzekami są Eufrat (długość w granicach Iraku 1233 km) i Tygrys (1418 km), wypływające w południowo-wschodniej Turcji. Przez Mezopotamię płyną w bardzo krętych korytach, w pobliżu miasta al-Qurna (Al-Kurna) łączą się w rzekę Szatt al-Arab (długość 190 km), która u ujścia do Zatoki Perskiej tworzy deltę. Zarówno Tygrys jak i Eufrat charakteryzują się wiosennymi przyborami wód. Duży pobór wody do nawodnień powoduje, że wielkość przepływu maleje wraz z ich biegiem; ma na to wpływ także wybudowanie zapór i zbiorników retencyjnych w górnych biegach tych rzek przez Syrię i Turcję, stąd spór między Irakiem a Syrią i Turcją o podział wód Eufratu, między Irakiem a Turcją – Tygrysu. Na terenie Iraku jedynie Tygrys przyjmuje większe dopływy (Wielki Zab, mały Zab, Chabur, Dijala), natomiast do Szatt al-Arab wpada Karun, płynący z Iranu. Liczne cieki okresowe w południowo-zachodniej części kraju, m.in. Wadi Hauran (długość 380 km), Wadi al-Ghudaf i Wādī al-Ubayyiḍ (Wadi al-Ubbajjid) zapełniają się wodą w porze deszczowej. Tygrys i Eufrat zasilają gęstą sieć kanałów, które umożliwiają nawodnienie ok. 26 tys. km2 gruntów; tradycja budowy obwałowań koryt rzecznych, zapór i kanałów nawadniających liczy w tym regionie kilka tysięcy lat. Na Nizinie Mezopotamskiej znajduje się wiele sztucznych jezior, największe z nich to Buḥairat aṯ-Ṯarṯār (powierzchnia 2710 km²) zasilane wodami Tygrysu, Saddam (Jezioro Saddama), Haur al-Ḥabbānīya w systemie wodnym Eufratu, ponadto zbiornik Dūkān Buhairat na Małym Zabie. Wiele płytkich i porośniętych trzcinami rozlewisk, zwanych haur (łączna powierzchnia ok. 5 tys. km²), będących pozostałością dawnych lagun morskich, występuje na południu kraju; największe z nich to Haur al-Hammar.