Nama peta tempatan Mesopotamia atau toponim ini merujuk kepada tanah di antara dua sungai. Ia berasal dari perkataan bahasa Yunani purba iaitu "mesos" yang bermaksud di tengah, dan "potamos" yang bermaksud sungai. Boleh jadi istilah ini diterbitkan dari terjemahan terus dari perkataan bahasa Aramia melalui bahasa Akkadia iaitu, birit narim.
Istilah Mesopotamia ini digunakan dalam kitab suci Septuagint (c. 250 SM) yang berbahasa Yunani bagi menterjemahkan istilah Naharaim dalam bahasa Ibrani dan bahasa Aramia. Penggunaan istilah Mesopotamia yang lebih awal lagi dikesan dalam karya "The Anabasis of Alexander" ditulis pada lewat abad ke-2 M khususnya bagi merujuk kepada sumber dari zaman Iskandar Agung. Dalam karya The Anabasis itu, Mesopotamia digunakan bagi merujuk kepada tanah di timur Sungai Furat di utara Syria.
Istilah dari bahasa Akkadia iaitu biritum atau birit narim selari dengan konsep geografi yang serupa. Kemudian, istilah Mesopotamia digunakan dengan lebih umum lagi untuk merujuk semua tanah di antara Sungai Furat dan Sungai Tigris. Oleh itu, ia bukan sahaja memasukkan beberapa bahagian Syria ke dalam Mesopotamia, tetapi juga hampir semua kawasan dalam Iraq dan tenggara Turki ke dalam rantau ini. Kawasan padang rumput yang berjiran di sebelah barat Sungai Furat dan barat Pergunungan Zagros juga selalu dimasukkan ke dalam istilah Mesopotamia bagi konteks yang lebih meluas.
Pembezaan lanjut selalunya dibuat antara Mesopotamia Utara dan Mesopotamia Selatan. Mesopotamia Utara, dikenali juga sebagai Jazirah, merujuk kepada kawasan antara Sungai Furat dan Sungai Tigris dari hulunya hingga ke kota Baghdad. Mesopotamia Selatan pula adalah kawasan dari kota Baghdad hingga ke Teluk Parsi, termasuklah Kuwait dan beberapa bahagian di barat Iran.
Dalam penggunaan ruang lingkup akademia moden, istilah Mesopotamia biasanya digunakan dalam konotasi kronologi atau urutan zaman. Ia digunakan bagi merujuk kawasan itu hinggalah kepada penaklukan Muslim, dengan nama-nama seperti Syria, Jazirah, dan Iraq digunakan bagi merujuk rantau itu selepas zamannya. Selain itu, dibahaskan juga bahawa eufemisme terkemudian ini adalah istilah yang dipropagandakan oleh Eropah serta dikaitkan kepada rantau ini semasa zaman pencerobohan Barat pada abad ke-19 masihi.
