1958年8月25日，中伊两国建交。1990年海湾危机爆发后，中国根据联合国有关决议中止了与伊拉克的经贸、军事往来。海湾战争后，中国根据联合国安理会“石油换食品”计划同伊拉克开展了一些经贸往来。
2003年，伊拉克战争爆发，中伊双边关系受到影响。战后，中伊关系实现平稳过渡和发展。2004年7月，中国驻伊拉克使馆复馆，10月，两国互派大使。2014年12月，中国驻埃尔比勒总领馆开馆。2015年12月伊拉克总理阿巴迪访华期间，两国政府发表联合声明，宣布建立战略伙伴关系。2023年10月，中国驻巴士拉总领馆开馆。
两国各层级保持良好交往。2022年12月，习近平主席在出席首届中国—阿拉伯国家峰会期间会见伊拉克总理苏达尼。此外，近年来中方访问伊拉克的主要有：中共中央政治局委员、中央外事工作委员会办公室主任、外交部长王毅（2014年2月以外交部长身份访问伊拉克），全国人大常委会副委员长陈竺（2018年4月赴巴格达出席红十字会与红新月会国际联合会中东北非地区会议）等。
伊方访华的主要有：总统塔拉巴尼（2007年6月）、总理马利基（2011年7月）、外交部部长贾法里（2015年6月）、总理阿巴迪（2015年12月）、总理阿卜杜勒马赫迪（2019年9月）、副总理兼外长侯赛因（2024年5月来华出席中国—阿拉伯国家合作论坛第十届部长级会议）等。
两国经贸合作密切。中国是伊拉克最大贸易伙伴，伊拉克是中国在阿拉伯国家中第三大贸易伙伴。2023年，中伊双边贸易额497.4亿美元，其中我方出口额142.9亿美元，我方进口额354.5亿美元。2024年上半年，中伊双边贸易额275.4亿美元，其中我方出口额81.5亿美元，我方进口额193.9亿美元。
伊拉克是我国第三大原油进口来源国。2023年，我国从伊拉克进口原油5926万吨。2024年上半年，我国从伊拉克进口原油3150万吨。
两国人文交流顺利开展。近年来，中伊双方在“文明古国论坛”“世界古代文明保护论坛”等框架内保持良好合作。伊方多次派文艺团组来华演出及参加“阿拉伯艺术节”，伊方多家主流媒体来华采访交流。
2019年10月，伊拉克库尔德自治区首府埃尔比勒市的萨拉赫丁大学开设中文选修课。
2024年5月，伊拉克航空公司开通巴格达至北京直达航班，每周2班。
