Irak kan deles inn i tre veldefinerte geologiske regioner: ørknene i vest og sør, elveslettene mellom Eufrat og Tigris og fjellene i nordøst.
Ørknene
Ørknene dekker et stort område vest og sør for Eufrat, og strekker seg vestover inn i nabolandene Jordan og Syria og sørover inn i Saudi-Arabia. Ørkenområdet omfatter mer enn halvparten av landets areal, og danner et platå som hever seg opp fra lavlandet i flere trinn. Platået er gjennomskåret av kløfter, og på bunnen av kløftene og dalene finnes uttørkede elveleier, såkalte wadier. Sanddyner markerer ørkenranden nær Eufrats nedre løp; andre steder dominerer busksteppe.
Elveslettene
Elveslettene omkring Eufrat og Tigris er Iraks «hjerte», og omfatter det gamle Mesopotamia. Det danner en stor forsenkning oppfylt av elveavleiringer. Langs elvene er det brede belter av dyrket jord, ellers består landet av gressteppe og til dels sump og ørken. Begge elvene kommer fra fjellandet i nord (Tyrkia) og løper i mange svinger gjennom slettelandet, der Bagdad, 550 km fra utløpet, bare ligger 35 moh. Elvebreddene når til dels høyere enn landet omkring, og mange sjøer og sumpmarker blir fylt i flomtiden. Eufrat har ingen regelmessige tilløp i Irak, men Tigris mottar mange elver fra fjellene i nordøst, bl.a. Store Zab, Lille Zab og Diyala. Nord for havnebyen Basra møtes Eufrat og Tigris og danner en felles munningsarm, Shatt al-Arab.
Fjellene
Fjellene i nordøst tilhører Zagrosfjellene, og er en del av det vestasiatiske foldefjellområde som strekker seg gjennom Tyrkia inn i Iran. Fjellene er foldet under den alpine folding i tertiærtiden, og når i Irak høyder på over 3600 moh. I forlandet til disse foldefjellene finnes rike oljeførende lag.
