W okresie wczesnodynastycznym (ok. 3000–2350 p.n.e.) Uruk utrzymało dominującą pozycję. Pierwsza faza tego okresu (ED I) była jednak czasem radykalnych zmian. Uruk – jak świadczą liczne znaleziska – wciąż się rozwijało, zwiększając liczbę mieszkańców. W tym czasie wzniesiony został – w późniejszej tradycji przypisywany Gilgameszowi – nowy mur miejski z cegły mułowej o długości ok. 10 km. Pozostałości tego muru są wciąż widoczne. Odsłonięto niewiele budowli z tego okresu, głównie domy mieszkalne. Wydaje się, że w okresie ED II liczba mieszkańców obniżyła się i zasiedlona była tylko zachodnia część miasta. Pod koniec fazy ED III, w 2 połowie III tys. p.n.e., władca Uruk Lugalzagesi podbił całą południową Mezopotamię, co dało mu środki do rozpoczęcia wielkiego programu budowlanego w Uruk (tzw. w E-anie, z którego dotychczas jedynie fundamenty zostały odkryte, oraz duży taras w północnej części miasta są przypisywane właśnie jemu). Wydaje się, że oba projekty nie zostały ukończone, najprawdopodobniej dlatego, że władca ten został pokonany przez Sargona Wielkiego, założyciela dynastii akadyjskiej. Po zwycięstwie Sargon rozkazał zniszczyć mury Uruk. W swej nowej stolicy Agade, w dzielnicy Ulmasz, wzniósł świątynię bogini Isztar, przez co Uruk jako ośrodek kultu Isztar bardzo stracił w tym czasie na znaczeniu.