在一千多年的苏美尔人统治中，楔形文字一直被使用。在两千年间，楔形文字一直是美索不达米亚唯一的文字体系。到公元前 500 年左右， 这种文字甚至成了西亚大部分地区通用的商业交往媒介。
乌鲁克晚期（约前3500年－前2900年）
最古老的几个文字符号来源于公元前第九千年纪到公元前第二千年纪的各种形状刻有条文的筹码，表示绵羊的⊕。距今约3100年的文字成了后来楔形文字的雏形。约在公元前3500年左右，青铜时代的苏美尔人用泥板通过图画的形式记录帐目。要读懂乌鲁克时期的古朴文字很困难，但那时的人们已经开始了复杂的语言积累；当时的楔形文字包含了分类词汇表，将各种符号、字和短语按照一定的标准进行统一，然后根据主题分为植物、人类定居区、城市、工具、金属及动物若干类。词汇表可能由于地域而不同，但楔形文字的书写保持恒定，有的可以延续千年不变。
早王朝时期（前2900－前2350年）
早王朝时期的楔形文字比乌鲁克时期的古朴文字使用更广泛，两河流域的大多数城市发现了这一时代的泥板书。正是苏美尔人在这一时期首创了真正意义上的书写文字。他们还发明了王室书写体，并开始在石碗和权杖上刻写楔形文字，这些坚硬的材料将文字保留至今。在法腊时期，公元前2600年，楔形笔划取代了象形的圆笔划，每一化都有三角形。
约在公元前2500年左右，苏美尔已发展为表词音节文字，同声的词往往合用一个字符，一个符号也可以表示一个声音，并且使用发音符号代替表意符号。苏美尔人发明楔形文字而且苏美尔语的语言体系相当特别，在文法、字汇及语句构造上自成一系，与后来属于闪米特语系的阿卡德语以及巴比伦语、亚述语有很大差别。 在苏美尔的最早记录中，使用的符号约有两千个左右，但经过600多年的改进，在公元前2900年左右时，符号的数目已经削减到六百个左右。符号进一步简化，最后演变为楔形刻痕的组合，基本笔划有四种：横、竖、斜和折。这就是楔形文字。起初楔形文字从上而下直写，后来从左而右横写，字形也从直坐变为横卧，转了90度 。
早王朝时期的苏美尔人首创了乌德伽南缀字法，这是最早的编码方法，被后来的楔形文字学者普及使用，并因在埃及象形文字中使用，而为人们熟知。在叙利亚境内的埃布拉，考古学家发现了楔形文字最早的双语现象，此时的王室铭文将苏美尔语翻译为埃布拉语，出土的埃布拉语文献中还包括了第一部字母表，每个字符代表一个发音，由于后来这种文字使用较多，当代学者才得以破译苏美尔语。
阿卡德时期（前2234年－前2154年）至乌尔第三王朝时期（前2112年－前2004年）
萨尔贡大帝是闪米特语族的一个分支——阿卡德人，他所建立的阿卡德帝国使用楔形文字书写阿卡德口语，阿卡德人还编有苏美尔语和阿卡德语的双语词典。不过可能在更早的前3000年末期，阿卡德语就已经逐渐取代苏美尔语。阿卡德人在吸收以苏美尔人的语言和文字的基础上进行了改造和发展，建立了较为完善的楔形文字体系。后来巴比伦人和亚述人从阿卡德语基础上改良，成为后来的南方巴比伦方言和北方亚述方言。在乌尔第三王朝时期，诞生了美索不达米亚历史的重要文献苏美尔王表，苏美尔的第一部法律《乌尔纳姆法典》也定制于此一时期。
