המיתולוגיה המסופוטמית היא העתיקה ביותר המוכרת כיום, והיא תועדה בכתב יתדות, הכתב הידוע העתיק ביותר. מוכרות בה מספר גרסאות של סיפור מבול, אשר נמצאו בעיקר בתעודות ארכאולוגיות מן האלף השני לפנה"ס. גרסאות אלו שונות זו מזו בשמו של גיבור המבול, ובמספר פרטים אחרים, אך יש ביניהן דמיון רב. בחלקים רבים שלה, גרסת אותנפישתים זהה לגרסת אתרחסיס כמעט מילה במילה, ולפחות במקום אחד היא אף משתמשת בשם "אתרחסיס" במקום "אותנפישתים" – קרוב לוודאי טעות סופר המעידה שגרסה זו הועתקה בשינויים מגרסת אתרחסיס. תכופות קשה לשפוט עד כמה הגרסאות דומות או שונות, משום שכולן כתובות על תעודות שהשתמרו חלקית בלבד, ולפיכך חלקים שלהן אינם ידועים. התעודות המפורסמות ביותר הן:
סיפור אתרחסיס נפתח למעשה לפני בריאת האדם, בגרסה הנושאת דמיון מה לסיפורי בריאה מסופוטמים אחרים כמו אנומה אליש, מסורת הבריאה מארידו ואנכי ונינמח: שבעת האלים הגדולים ובראשם אנליל מחלקים ביניהם את השליטה בעולם, ואת העבודה הקשה, בעיקר בחפירת תעלות השקיה ותחזוקתן, הם מטילים על האלים הזוטרים. לאחר 700 שנה של עבודת פרך מורדים האלים הזוטרים בהנהגת האל וה-אילו, ואל המים המתוקים החכם אנכי (שמו השומרי, אותו אל נקרא בעלילות גילגמש בשמו האכדי/בבלי אאה) מציע פתרון: לברוא בני אדם ולהטיל עליהם את העבודה. האלים טובחים את האל המורד וה-אילו, מערבבים את דמו בטיט, והאלה המיילדת נינטו/מאמי מכיירת מן הטיט שבעה גברים ושבע נשים, שהם אבות האנושות.
פתרון זה עולה יפה בתחילה, ובני האדם עובדים במשך 1,200 שנה. ואולם הם מתרבים ומקימים רעש אשר מבהיל את אנליל ומפריע את שנתו. כמה מן הפירושים המודרניים מציעים שהמילה "רעש" (בבלית: ריגמו) מובאת למעשה במובן "מחאה" על תנאי עבודתם של בני האדם, בדומה לאלים הזוטרים קודם לכן. אנליל מביא מגפה על האנושות, אך אנכי מסכל את גזרתו כאשר הוא מייעץ לבן-חסותו, אתרחסיס משורופק, להקריב קורבנות לאל המגפה בלבד, והמגפה נעצרת. סיפור זה חוזר עוד פעמיים כאשר אנליל מנסה לדלל את האנושות באמצעות בצורת ורעב כבד, ואנכי מכשיל גם גזרות אלו.
מנקודה זו העלילה דומה מאוד לסיפור שמספר אותנפישתים, גיבור המבול בעלילות גילגמש, שאף הוא מוצג כאיש העיר שורופק וכבנו של אובר-תותו: אנליל הוגה את תוכנית השמדת האנושות באמצעות מבול, ומשביע את האלים הגדולים, ובכללם אנכי/אאה, לשמור עליה בסוד. אנכי עוקף שבועה זו בכך שהוא מתגלה לגיבור בחלום, ומדבר אל הסוכה בה הגיבור ישן. הוא מייעץ לו לנטוש את מלכותו, לבנות "סירה ענקית" ולהעלות אליה "זרע נפש כל חי". הוא גם מייעץ לגיבור להוליך שולל את אנשי העיר ולומר להם שאנליל רודף רק אותו. אנשי העיר עוזרים לגיבור לבנות את הסירה תוך שבעה ימים, עליה הוא מעמיס את אוצרותיו, משפחתו, בעלי חיים מכל המינים ואף אומנים, בעלי מלאכה ולוחות כתב. בגרסה השומרית זיאוסודרה טומן באדמה לוחות כתב רבים כדי למוצאם לאחר המבול, ובכך משמר את הידע האנושי. בבוא האות מן האל, הגיבור משכנע נגר מאנשי העיר בשם פוזור-אמורי לסגור ולאטום את דלת הסירה מבחוץ, ועל כך הוא משלם לו בארמון המלוכה על תכולתו.
אירווינג פינקל, האשורולוג של המוזיאון הבריטי, פיענח החל משנת 2009 את "לוח התיבה", אשר מרחיב ומבהיר את מבנה "סירת הענק" (אכדית: אֶלֶפֻּוּ) במיתוס המבול המסופוטמי. לפי קריאתו המפורסמת של ג'ורג' סמית' את עותק נינווה של עלילות גילגמש, סירה זו הייתה בצורת קובייה שאורך כל אחת ממקצועותיה 120 אמה. ואולם בלוח התיבה נמסר כי היקפה היה מעגלי (אכדית: כִּיפָּתוּ) ושטחה "מידת שדה" (אכדית: איקוּ) אחת. לפי צורה זו ולפי ההנחיות המפורטות של האל אנכי להשתמש בקני-סוף, בחבלים ובאספלט, הסיק פינקל כי התוכנית מתארת סירת סל עצומת-גודל. סירות סל קטנות ועגולות, קלועות מקני-סוף וחבלים ומצופות באספלט, היו בשימוש במשך אלפי שנים על נהרות הפרת והחידקל, עד ראשית המאה ה-20. שורות 6 עד 58 בלוח התיבה מפרטות את בניית סירת הענק, ובכלל זה מידותיה ועיצובה הכללי, החומרים הדרושים וכמויותיהם, התאמת שלד פנימי לחיזוק מצלעות עץ, בניית הסיפון והתאים, חישוב כמויות האספלט הדרושות לציפוי, טעינת התנורים לשריפת האספלט, הוספת שומן כמדלל לאספלט, וציפוי פנים הסירה והמעטה החיצוני שלה. לאחר שפיענח את לוח התיבה מצא פינקל כי למעשה, גם בעותק נינווה נכתב שסירתו של אותנפישתים נבנתה על עיגול בשטח של מידת שדה אחת, אלא שבשורה אחרת נכתב ששטחה היה ריבוע בעל צלע של 120 אמה. פינקל הסיק כי מחבר עותק נינווה, אשר לפי סימנים רבים השתמש בסיפור אתרחסיס כבסיס, אמנם שינה את צורתה הגאומטרית של הסירה, אך עדויות לצורתה הקודמת עדיין שרדו בכתוב. יתר-על-כן: מחבר עותק נינווה הקפיד לבחור ריבוע בגודל שהשאיר את שטח הסירה זהה: מידת שדה אחת שהיא 120formula_1120 אמה.
גרסאות זיאוסודרה, אתרחסיס ואותנפישתים כולן מספרות כי לסירה הועלו גם בעלי-חיים, ואולם אף תעודת מבול מסופוטמית איננה שלמה במקום זה בסיפור, ולפיכך קשה לדעת בביטחון באילו מינים מדובר ובאיזה מספר. בגרסת אתרחסיס ניתן לפענח בקטע זה "[חיות] טהורות", "[חיות] שמנות", "[ציפורי] שמיים בעלות כנף ", בקר, ו"חיות בר מן הערבה". בלוח התיבה פיענח פינקל בשורה הבאה את המילה האכדית "סאנה" שפירושה "שניים שניים" או "בזוגות", ולפיכך נראה שהחיות נכנסו לסירה בזוגות של זכר ונקבה כמו בסיפור המבול המקראי. גם בעותק נינווה של עלילות גילגמש, האל אאה מייעץ לאותנפישתים להכניס לסירה "חיות בר מן הערבה", וכן בהמות מבויתות, אנשים אומנים בכל מלאכה, זרעים מ"כל החי", זהב וכסף. האל אף מבטיח לאותנפישתים כי את חיות הבר "אשלח אליך והן תחכינה ליד דלתך". בשום תעודה לא נמצאה הנחיה מפורשת לקחת נציגים מכל מין ומין של בעל-חיים על-מנת להצילם, כמו בסיפור המקראי, אך ייתכן שהנחיה כזו נמצאת באחת מן השורות הרבות שנמחקו או נפגמו.
המבול הפורץ משחית את הארץ, ואף מעורר בהלה בין האלים עצמם. לפי רוב המקורות נמשך הגשם שישה ימים ושוכך ביום השביעי, אז נחה הספינה על הר ניציר. לאחר שבעה ימי המתנה משלח הגיבור אותנפישתים (חלק זה קטוע בלוחות אתרחסיס) שלוש ציפורים בזו אחר זו: יונה, סנונית ועורב. העורב הוא זה שלא שב, ומכך מסיק הגיבור כי יבשה הארץ. בתרגום ברוסוס של הגרסה השומרית, הגיבור זיסותרוס משלח שלוש פעמים ציפורים שמספרן וסוגן לא מפורטים. בפעם הראשונה הן אינן מוצאות מזון או מקום לנוח ושבות לספינה. לאחר כמה ימים הגיבור משלח אותן שוב, והפעם הן שבות כשרגליהן מכוסות בבוץ, ובפעם השלישית הן אינן שבות עוד. כמו נח בסיפור המקראי, גיבור הסיפור המסופוטמי מקריב קורבן עם צאתו מן התבה, ובדומה לסיפור המקראי אף מתואר שהאלים הריחו את ניחוח הקורבן. בניגוד לסיפור המקראי, לאחר שלא קיבלו קורבנות במשך שבועיים הם מתוארים כזבובים רעבים. האלה בוראת האדם נינטו (שבעלילות גילגמש נקראת בשמה הבבלי בלת-אילי) מאשימה את אנליל על גזרתו, ונשבעת במחרוזת לפיס לזולי שעל צווארה כי לעולם לא תשכח את המבול. אנליל לעומתה כועס בראותו את הספינה, אך מתפייס וגומל לגיבור ולרעייתו בחיי נצח.
בסוף הסיפור מתואר ויכוח בין האלים, אשר שופך אור נוסף על הסיבות למבול. לפי חלק קטוע בסיפור אתרחסיס, נראה כי האלים לא הגבילו את תוחלת החיים של בני האדם כאשר בראו אותם, ולפיכך התרבו בני האדם מאוד. אנכי/אאה מאשים את אנליל שהחלטתו להשמיד את כל האנושות לא הייתה צודקת, ומציע להעניש להבא רק את החוטאים, ולהגביל את אוכלוסיית האדם באמצעים פחות קיצוניים. ברשימת המלכים השומרית, המבול מבדיל בין תקופה מיתית שבה לכל מלך מיוחסים עשרות אלפי שנות שלטון, לבין תקופה היסטורית למחצה שבה מיוחסות לכל מלך רק כמה עשרות או מאות שנות שלטון, למשל 625 שנים למלך אגא או 126 שנים למלך גילגמש. רעיונות אלו מזכירים את ספר בראשית, שבו מיד לפני סיפור המבול מתואר מעשה בני האלוהים, שכתוצאה ממנו אלוהים מגביל את שנות חיי האדם ל-120 שנה.
מיתוס המבול המסופוטמי הושפע ממציאות ההצפות התדירות באגני הפרת והחידקל, המרכזיים בתרבות המסופוטמית הקדומה, ובפרט באגן הדלתה שלהם לחופי המפרץ הפרסי. הארכאולוג הבריטי לנרד וולי חפר באתר העתיק של אור בשנות ה-20 וה-30, ומצא בה שכבת חרסית בעומק של 3.7 מטרים, אותה תיארך לשלהי האלף השלישי לפנה"ס, וסבר שהיא מעידה על שיטפון מקומי כתוצאה משינויים במשטר הזרימה בדלתה, שלדעתו היה ההשראה לסיפור המבול המסופוטמי. לפי מחקרים גאולוגיים במאה ה-21, בראשית האלף השלישי לפנה"ס הגיעו פני הים במפרץ הפרסי לשיא הגבוה בכ-30 סנטימטרים מרמתם כיום, חלק ניכר משטח הדלתה היה מוצף, ואתרי אור, אוּרוּכּ ולגש היו ישובי חוף. הוצע שעלייה זו היא הסיבה גם לשכבת השיטפון באור. סימני שיטפונות נמצאו גם במספר אתרים ארכאולוגיים נוספים, וביניהם אף באתר של שורופק, אך לא כולם מתוארכים לאותה תקופה, ובאתרים רבים אחרים לא נמצאו כלל. ייתכן שממרחק הדורות, אירועים רבים של שיטפונות שונים נזכרו כאירוע גדול יחיד.
במיתולוגיה הפרסית.