兩個祭祀坑內出土的青銅雕像包括人物像和動植物像及黃金麵罩。最大的人像高260厘米，最小的僅3厘米。人物的發式、服式、臉像和姿勢各異，栩栩如生；動植物像包括鷹、鳥、雞、夔、龍、鳳和三棵神樹。這批雕像製作精美，富於神秘色彩，但是它的真實功能和來源如何，至今仍是學者們爭論的焦點。與金杖一樣，這些雕像同樣在中國曆史上從無先例，文獻上也是毫無記載，於是學者們隻有從臨近的文化圈內尋找可能的蛛絲馬跡。
在公元前三世紀的美索不達米亞平原就已開始製造青銅雕像，在當時的一些古代遺址裏均發現了青銅的人物、動植物雕像和青銅麵罩。考古學家將不同時期和地區發現的雕像作了一個排比，驚異地發現這些青銅雕像的形式在逐漸向東傳播，以近東出現最早，並慢慢傳到南亞次大陸。三星堆的雕像群不見於中國本土，又與近東雕像文化的傳播路徑符合，因此我們完全有理由認為這批雕像是在吸收近東文化因素的基礎上，與本土文化相融合的結果。近東青銅雕像群大多出土於神廟和王陵，其祭祀和紀念意義不言而喻，因此三星堆的雕像無疑也是統治者用於祭祀的。
三星堆青銅雕像的主要功能是祭祀，各個不同的個體雕像實際上代表了祭祀活動中不同身份和級別的巫師。有學者將所發現的雕像按照衣冠發式分為幾類，分別代表不同級別的巫師。在任何一個早期文明裏，巫師都被視做神的化身，大大小小的巫師被奉若大大小小的神明。在神權國家裏，最高統治者本身就是最大的巫師，也就是最大的神。三星堆發現的青銅大立人身著左衽長衣、腦後椎髻，與《蜀王本紀》裏所記蜀人一致，應該代表了蜀王，同時也是巫師的首領。而其餘各式頭像則代表了各級首領或巫師，可以說祭祀坑裏的頭像實際上代表的是蜀國統治集團。
既然蜀國是一個神權國家，這兩個器物坑又具有祭祀功能，那麼蜀人祭祀的對象又是什麼呢？學者們從祭祀坑本身內涵，並結合文獻記載作了許多大膽的推論。
《爾雅·釋天》：“祭天日燔柴”；《禮記·祭法》：“燔柴於泰壇，祭天也”。《周禮·春官·大宗伯》：“以實柴祀日月星辰”。可見祭天的目的是為了祀日月星辰，但天空高不可及，故需築壇架柴燒燔，使氣達於天，向天上的神靈傳遞祭祀者的願望。三星堆祭祀坑內的遺跡明顯分為三層，最下一層主要是大量草木灰燼和木炭，器物上大多有被焚燒的痕跡，祭祀坑附近的三個人工土台子可能是祭壇。祭祀時，先在壇上燔燒，燔燒過的器物便具有了通神的意義，然後將其與祭祀者的願望一起埋入同樣燒過的坑內。如果說各式青銅頭像和麵具代表了統治階級本身即祭祀者的話，那麼那些精美的玉器則是專門用於祭祀的道具，《周禮·春官·大宗伯》：“以玉作六器，以禮天地四方。”三星堆除了燕道城挖出的一批玉器外，後來又陸續發現了一批玉石器坑，坑內有次序的擺放著圭、璧、環、璋、琮、瑗等禮器，皆成組成套的出土。玉石器在中國一直是禮儀用品，從商周時期的禮玉到漢代的金縷玉衣，無不具有強烈的禮製意義。三星堆玉石器的普遍發現表明古蜀國祭祀活動的頻繁。
在世界各地的原始信仰中，往往是多神崇拜。三星堆的先民也不例外，除了祭天，還有祭地、祭祖先的習俗。一號坑內的動物骨渣被認為是祭地所致，即以動物的血滲入地下，為地下之神吸收。二號祭祀坑內出土的幾件青銅麵具被認為是祭祀祖先的遺存，如其中一件闊眉大眼、眼球突出，與《華陽國誌》所載蜀王的先世蠶叢“縱目”形象比較符合。
由於三星堆祭祀坑的發現與研究的深入，許多以前不能認識的遺物、不能解釋的文化現象找到了識別的線索。成都附近尚有許多與之類似的遺址，其中最著名的十二橋遺址與三星堆有許多共同之處，如玉石器和大量的建築基址。正是諸多重要遺存的不斷發現，使我們對於古蜀國輝煌文明的認識在逐步深入。
盡管對三星堆祭祀坑乃至三星堆文化的研究取得了許多突破，但作為一個千古之謎，完全揭開其神秘的麵紗並非易事。而且隨著考古新發現的不斷湧現，一些已有的結論將會受到挑戰，一些學術焦點問題仍在繼續討論。以似乎得到大家認同的兩個器物坑的性質為例，許多學者並不認為它是“祭祀坑”，而提出了“魚鳧滅國器物坑”、“窖藏”、“蜀王大葬墓”等諸多新的觀點。學術上的爭論將有利於我們對古蜀文明的認識，相信總有一天三星堆的神秘麵紗會被完全揭開。
擁有5000年悠久曆史的三星堆文明帶給了我們太多的驚喜，對大多數熱愛中國傳統文化的人們來說，三星堆讓我們重新找回了失落的文明，重溫了曾有的輝煌。為了讓更多的人了解三星堆文明，在海內外學者的倡議下，總投資兩千多萬元的廣漢三星堆遺址博物館已經建成開館。三星堆正展開翅膀，熱情迎接八方來客，讓大家走進三星堆的悠久曆史，共同領略古蜀國輝煌的文明。