1號墓的女屍經病理解剖表明，雖然經曆了2100年，身體各部位和內髒器官的外形仍相當完整，並且結締組織、肌肉組織和軟骨等細微結構也保存較好，這在世界屍體保存記錄中是十分罕見的。臨床醫學檢驗表明，死者生前患有冠心病、多發性膽石症，以及全身性動脈粥樣硬化症、血吸蟲病等多種病變。女屍的發現，為研究屍體的保存以及古組織學、古病理學、古代疾病史和中國醫學發展史，提供了重要資料。
女屍身著絲棉袍和麻布單衣，足登青絲履，麵蓋醬色錦帕，並且用絲帶將兩臂和雙腳係縛起來。然後包裹18層絲、麻衣衾，捆紮9道組帶，又覆蓋兩件絲棉袍。
女屍出土時，浸泡在約80公升的無色透明棺液之中（出土不久變成棕黃色）。這種棺液經多種科學分析判明不是防腐劑，而是土壤中的水分通過白膏泥和木炭層滲入墓室，經長時間的凝結而積聚棺內，具有微弱的抑菌、殺菌作用，對屍體的保存起一定作用，但不是屍體得以完好保存的根本原因。
保存較好的1號墓和3號墓，隨葬品都置於棺室周圍的4個邊廂之中，主要有滿盛衣物、食品和藥材等物的竹笥、漆器、木俑、樂器、竹木器和陶器，以及“遣策”竹簡，均達1000餘件。兩座墓葬的錦飾內棺上都覆蓋彩繪帛畫。3號墓還隨葬有帛書和兵器。
遣策竹簡詳細記載了1號和3號兩座墓葬的隨葬品情況，是目前發現的同類竹簡中最完整的兩批。1號墓出土312枚，3號墓出土410枚，內容均為逐件記錄隨葬物品的名稱、數量和各種物品的分類小計。1號墓遣策所列器物清單的大概順序是：用漆木製九鼎、七鼎、三鼎、二鼎盛放的各種羹，用竹笥盛放的肉食品（包括禽、蛋和魚類），用陶器盛放的醬和酒，用布囊盛放的糧食，以及漆木器具、梳妝用品、絲織衣物、樂器、扇、席和土質、木質的明器，但沒有提到屍體的衣衾和相當數量的木俑。簡文所載與墓內所出實物雖有一定的出入，但兩相符合者仍然較多，因而根據簡文便可確定某些器物的名稱。3號墓所出遣策，除大部分內容與1號墓相同外，還記載有車騎、樂舞、童仆等侍從，包括所持儀仗、兵器和樂器等物，這些都能同出土的木俑及棺室兩壁的帛畫大體對照起來。
1號墓和3號墓內棺上的彩繪帛畫，保存完整，色彩鮮豔，是不可多得的藝術珍品。2幅帛畫的構圖基本一致，全長2米許，均作“T”字形，下垂的四角有穗，頂端係帶以供張舉，應是當時葬儀中必備的旌幡。畫麵上段繪日、月、升龍和蛇身神人等圖形，象征著天上境界；下段繪蛟龍穿璧圖案，以及墓主出行、宴饗等場麵。整個主題思想是“引魂升天”。有人認為，遣策中的“非衣一長丈二尺”，即指這種帛畫。兩座墓葬帛畫的主要差別在於墓主形象，1號墓為女性，3號墓為男性。3號墓棺房懸掛的帛畫，西壁保存較好，長2.12米，寬0.94米，繪車馬儀仗圖像，畫麵尚存100多人像、幾百匹馬和數十輛車；東壁的帛畫殘破嚴重，所繪似為墓主生活場麵。
馬王堆漢墓出土的各種絲織品和衣物，年代早，數量大，品種多，保存好，極大地豐富了中國古代紡織技術和古代服飾的史料。1號墓邊廂出土的織物，大部分放在幾個竹笥之中，除15件相當完整的單、夾棉袍及裙、夾袱、襪、手套、香囊、幾巾外，還有46卷單幅的絹、紗、綺、羅、錦和繡品，都以荻莖為骨幹卷紮整齊，以象征成匹的繒帛。3號墓出土的絲織品和衣物，大部分已殘破不成形，品種與1號墓大致相同，但錦的花色較多。最能反映漢代紡織技術發展狀況的是素紗和絨圈錦。薄如蟬翼的素紗單衣，重不到1兩，是當時繅紡技術發展程度的標誌。用作衣物緣飾的絨圈錦，紋樣具立體效果，需要雙經軸機構的複雜提花機製織，其發現證明絨類織物是中國最早發明創造的，從而否定了過去誤認為唐代以後才有或從國外傳入的說法。而印花敷彩紗的發現，表明當時在印染工藝方麵達到了很高的水平。保存較好的麻布，發現於1號墓的屍體包裹之中，係用苧麻或大麻織成，仍具相當的韌性。