Mesopotamia was een provincia die min of meer overeenstemt met het gebied dat we nu kennen als Mesopotamië. Het was slechts van 115 tot 117 in Romeins bezit.
Tot 115 was Mesopotamia een deel van het rijk van de Parthen. Toen de Parthische koning Osroes I echter de Exedares, de Romeinse vazalkoning van het koninkrijk Armenië afzette en zijn eigen neef Parthamasiris op de Armeense troon plaatste, trok de Romeinse keizer Trajanus met zijn troepen Armenië binnen. Hij heroverde Armenië en maakte het tot de Romeinse provincie Armenia (114). Osroene werd een Romeinse vazalstaat.
Vervolgens viel hij Parthië binnen. Eind 115 had Trajanus Noord-Mesopotamië veroverd; hij richtte het begin 116 in als de nieuwe provincia Mesopotamia. De keizer veroverde in dat jaar ook Zuid-Mesopotamië op de Parthen, en voegde het toe aan de provincie; ten oosten van de Tigris stichtte hij Assyria. In Parthië zette hij Osroes af en benoemde hij diens zoon Parthamaspates als Romeinse vazalkoning.
Nadat Trajanus in 117 overleed, verdreef de Parthische bevolking Parthamaspates en werd Osroes opnieuw koning van de Parthen. Trajanus' opvolger Hadrianus besloot in 118 de Romeinse legers die ten oosten van de Eufraat gelegerd waren terug te trekken. Armenia werd weer een vazalkoninkrijk van de Romeinen, Mesopotamia werd opnieuw een deel van het Parthische rijk.