Attorno al 3500 a.C. si conclude il periodo 'Ubaid e inizia il periodo di Uruk (circa 3500 a.C.-3100 a.C.). Non c'è una rottura tra queste due fasi, in quanto lo sviluppo tecnologico e organizzativo prosegue sulla stessa linea, ma vi è un mutamento nel tipo di ceramica distintivo del periodo (da ceramica dipinta ad una di tipo lustrato). In questa fase il sito guida si trova sempre nel sud della Mesopotamia, ma passa dalla città di Eridu, ad Uruk, mentre nel nord assume un ruolo primario Tepe Gawra. Il periodo di Uruk segna l'ormai avvenuto passaggio alla città; le prove di questo sono varie: la cinta muraria di Uruk che si sviluppa su una lunghezza di 9 km, l'uso dei "calculi" (strumenti per la gestione contabile), la produzione massiccia di ceramica ottenuta attraverso torni e stampi che indica una richiesta molto forte da parte di committenti extrafamiliari. È sempre in questo periodo che il "tempio", assieme alle sue strutture economiche e dirigenziali, conosce un potenziamento che lo porterà, per ora, a divenire il principale centro di potere (risalgono a questo periodo i primi importanti resti templari delle città di Uruk, Ur e Tepe Gwara).
Questo lungo processo, spesso denominato "rivoluzione urbana", porta a vasti mutamenti dal punto di vista demografico, tecnologico e socio-economico. Sebbene le città del nord e del sud della Mesopotamia raggiungano lo stesso livello tecnico e organizzativo, quelle meridionali sono avvantaggiate grazie ad uno sviluppo agricolo più intenso, garantito dai vasti territori pianeggianti drenati attraverso l'uso dei canali. Semplificando, l'accumulo di eccedenze alimentari consente un aumento demografico e l'origine delle città significa anche origine dello Stato con l'ovvia nascita di una dirigenza politica e di altre figure specialistiche che portano a una più netta stratificazione socio-economica. Agli sviluppi socio-economici, si affiancano quelli tecnici e culturali: la presenza di committenti pubblici (il palazzo e il tempio) assicurano una grande quantità di lavoro che porta a far prevalere la quantità sulla qualità e quindi allo sviluppo di nuove tecniche lavorative. L'aumento degli scambi commerciali porta ad un uso più frequente del metallo, soprattutto rame e, verso la fine del periodo di Uruk, anche del bronzo. Ma l'aumento degli scambi commerciali fa anche sorgere la necessità, da parte del tempio e del palazzo, di garantire la correttezza delle operazioni e di mantenere un archivio degli scambi e delle spese, portando in questo periodo alla nascita della scrittura cuneiforme, da molti ritenuta la prima vera forma di scrittura.
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