Почти все письменные источники, по которым можно судить о космологии и теологии шумеров, относятся к концу III тыс. до н.э., когда уже сложилась целостная религия Шумера, поэтому изучение более ранних религиозных взглядов весьма затруднительно. Формирование мифологических и религиозных представлений можно проследить по материалам изобразительного искусства, начиная с середины VI в. до н.э. Самые первые пиктографические тексты периода Урука и Джемдет-Наср, датируемые концом IV - началом III тыс. до н.э., включают в себя символические изображения таких богов, как Энлиль, Инанна и др. Список богов Фары, относящийся к XXVII - XXVI в. до н.э., уже перечисляет их имена в порядке значимости. Самые древние гимны и некоторые мифы также восходят к этому периоду. Сохранилось много текстов от времени правления в Лагаше Гудеа (XXII в. до н.э.). Однако основная часть преданий и религиозных текстов дошла до нас от начала II тыс. до н.э. Это было время, когда шумерский язык уже перестал быть разговорным, но сохранился как язык жрецов. Таким образом, до конца III тыс. до н.э. в Шумере существовало несколько верховных общешумерских божеств. Но наряду с ними в каждой области складывался свой пантеон, своя мифология и жреческая традиция.

Как таковые мифы о строении вселенной у шумеров отсутствуют. Есть лишь упоминания, что вначале было первичное бесконечное море. Каким-то образом в нем зародилась "вселенная" (шумерское слово ан-ки - небо-земля). Земля представлялась плоским диском под куполообразным небом. Между ними находилась некая субстанция "лель", в которой располагались звезды и другие небесные тела. Затем на земле возникли растения, животные и люди. ("Гильгамеш, Энкиду и нижний мир", "Миф о мотыге", "Лахар и Ашнан"). Управлял всем этим целый пантеон божеств, внешне похожих на человека, но гораздо более могущественных и сильных. Такие сверхчеловеческие бессмертные существа именовались дингир, что переводится как бог. Первозданный рай находился на острове Дильмун ("Энки и Нинхурсаг").
Пантеон богов был неоднороден. В нем выделялось семь главных богов-творцов, "вершащих судьбы". Есть все основания полагать, что вначале верховным божеством шумеров был Ан, бог неба. Центром его почитания был город Урук, символом этого бога - рогатая тиара.

Постепенно Ан утрачивал свою значимость и уже к середине III тыс. до н.э. его место занимает бог воздуха Энлиль (шум."владыка ветер"). Его имя встречается в самых ранних пиктографических текстах периода Джемдет-Наср конца IV тыс. до н.э. В списках богов из Фары (XXVI в. до н.э.) он еще стоит на втором месте, но уже в некоторых мифах того времени превосходит своего отца Ана. Ему были подвластны все как разрушительные, так и созидательные силы. Именно он стал инициатором решения богов наслать на людей всемирный потоп. Энлиль создал землю, подобно тому как Ан - небо, он также создал мотыгу, богов скотоводства Эмеша и Энтена, а вместе с Энки - богинь Лахар и Ашнан (скот и зерно) . Символ Энлиля такой же, как у Ана, - рогатая тиара, стоящая на священном алтаре. Главным общешумерским центром его почитания стал город Ниппур. Храм Энлиля в Ниппуре назывался Экур ("дом горы"). Женой верховного бога была богиня Нинлиль, родившая ему первенца бога Луны Нанну. Другими его детьми были бог войны Нинурта, бог-покровитель Лагаша Нингирсу, бог подземного мира Нергал и бог судьбы Намтар.

Третьим великим богом был Энки, ("владыка земли"), покровитель Эриду, хозяин Абзу - подземного мирового океана пресных вод, в глубине которых помещалась мудрость. Люди обязаны Энки своими знаниями, он покровительствовал ремеслам и наукам, кроме того, ему подчинялись и носители тайных знаний - чародеи, прорицатели. Энки наиболее благожелательно из всех великих богов относился к человечеству. Он единственный сообщил Зиусудре о решении богов наслать на землю потоп. Супругой Энки была Дамгальнуна (шум."великая супруга князя").

Особым уважением отличался культ богини-матери Нинхурсаг (шум."владычица лесистой горы"). Она считалась матерью всех живых существ. На первых порах богиня-мать звалась Ки - земля и была женой бога небес Ана. Как богиню-мать почитали также Дамгальнуну, Нинмах, Нинту, Аруру, Бау, Гатумдуг.

К основным богам относился также бог Луны Нанна, первые упоминания о котором относятся еще к архаическим текстам из Урука. Главное место его культа находилось в Уре, святилище Экишнугаль. Нанна был первенцем Энлиля и Нинлиль, родившимся в подземном мире, а затем поднявшимся на небо. Только в новолуние он спускался в царство мертвых. Сам бог Луны имел от своей супруги Нингаль сыновей - солнечного бога Уту и покровителя города Казаллу Нумушда, а также дочь Иннану. Знаком Нанны был или бык, рога которого образуют полумесяц, или сам полумесяц.

Бог солнца Уту (шум."светлый", "день"), сын Нанны, ежедневно странствует по небу, ночью он освещает нижний мир, а утром поднимается из-за гор. У шумеров Уту ассоциировался со справедливым судьей и хранителем истины. Культ бога Солнца процветал в Уруке и по традиции он считался основателем I династии Урука. Его храмы находились также в Сиппаре и Ларсе. Отличительными признаками Уту были лучи за спиной и серповидный зубчатый нож в руке.

Инанна (шум."владычица небес"), богиня плодородия, плотской любви и войны. В шумерской астрологии ей соответствовала планета Венера. Первоначально была покровительницей Урука. Символом Инанны является кольцо с лентой или многолепестковая розетка, возможно изображавшая звезду. В списке богов из Фары упоминается на третьем месте после Ана и Энлиля. В мифологических текстах по Урукской версии она - дочь Ана, а по традиции Ура - дочь бога Луны Нанны. Чаще всего в легендах ее мужем является царь-пастух Думузи, но есть также упоминания о ее браке с богом-воином Забабой, покровителем Киша, а также при III династии Ура ей приписывался брак с верховным богом Аном. Иногда как ее сын, а иногда как возлюбленный выступает воинственный бог Шара, культ которого находился в Умме.

Помимо вышеперечисленных семи основных богов существовали еще боги, называемые ануннаками. По-видимому, под этим именем объединялись божества различных номовых пантеонов. При III династии Ура отцом ануннаков считался бог Ан. Число их по разным текстам колеблется от 7 до 600, но наиболее часто встречается 50. Ануннаки были посредниками между людьми и богами. Их именем скреплялись клятвы. Кроме всего прочего, у каждого человека было личное божество, что-то вроде ангела-хранителя. Никаких упоминаний о борьбе старого и нового поколений богов в шумерской мифологии пока не обнаружено.

Представления шумеров о загробном мире (шум. Кур, Кигаль, Эден, Иригаль, Арали, "страна без возврата") выглядят приблизительно так: умершие проходят через семь ворот подземного мира, где их встречает главный привратник Нети. Границей подземного мира служит река, через которую переправляет умерших перевозчик Ур-Шанаби. Участь мёртвых под землёй тяжела, хлеб их горек, вода невкусна. Представления о суде мёртвых, где судили бы по поведению в жизни и по правилам морали, отсутствует. Сносной жизни удостаиваются души, по которым был исполнен погребальный обряд, а также многодетные и павшие в бою. Судьи подземного мира, ануннаки, сидящие перед Эрешкигаль, владычицей подземного царства, выносят только смертные приговоры. Имена мёртвых заносит в свою таблицу женщина-писец подземного царства Гештинанна. Затем погребенные души пересекают реку, отделяющую их от людей с перевозчиком подземного мира Ур-Шанаби, а непогребенные возвращаются на землю и приносят несчастья.

О сотворении людей повествует миф "Энки и Нинмах", по которому боги вылепили человека из глины подземного мирового океана Абзу и определили его судьбу - он должен был трудиться на благо богов.

Ни одного раннего семитского культа нам не известно. Весь аккадский пантеон второй половины III тыс. до н.э. шумерского происхождения. Многие боги Аккада были тождественны шумерским. Так например, аккадский бог солнца Шамаш отождествился с шумерским Уту, богиня Иштар - с Инанной, бог бури Адад - с Ишкуром. Почитание Энлиля осталось, он лишь получил семитский титул Бел -"владыка". С возвышением Вавилона ведущую роль начинает играть местный бог Мардук, но даже его имя имеет шумерское происхождение.

Главные аккадские мифологические источники относятся к концу II - началу I тыс. до н.э. Из более ранних произведений, в отличие от шумерских, ни одно не дошло до нас в полном виде. Космогоническое учение представлено в большой эпической поэме "Энума элиш" ("Когда вверху.."), которая датируется началом Х в. до н.э. В ней главная роль в сотворении мира отводится Мардуку и вводится представление о последовательных поколениях богов. Очевидно, эта концепция была создана для того, чтобы оправдать возвышение Мардука над остальными богами. При этом аккадский Эйя, соответствующий шумерскому Энки, делается его отцом и советником. Интересно, что в ашшурской версии поэмы "Энума элиш" Мардука заменяет главный бог ассирийского пантеона Ашшур.