1969年10月18日，解放軍366醫院為落實林彪發出的緊急戰備的“最高指示”，緊急疏散到了位於長沙城東郊五裏牌外的馬王堆。1971年為備戰時需要，366醫院黨委決定在院內那個方圓幾百米的號稱馬王堆的土包下，挖掘一個大型防空洞穴。當洞穴挖到十幾米時，地下出現了赭紅中夾帶著白點點的花斑土，越往深處掘進越堅硬。當戰士們終於穿透這種土層時，奇怪的現象出現了，一塊又一塊的白膏泥被挖了出來。當他們用鋼釺對白膏泥進行鑽探時，鑽孔裏突然哧地一聲冒出一股嗆人氣體，隻見一道藍中帶紅的火焰鳴響著從鑽孔裏噴發而出，工兵團一位老工程師初步認定遇到了古墓。部隊馬上作為重要情報層層上報，當時國家文物局即批示要湖南開始發掘。
馬王堆位於長沙市東郊長瀏公路北側，距市中心約4公裏，據地方誌記載為五代時期楚王馬殷家族的墓地，故名馬王堆。堆上東西又各突起土塚一個，其間相距20餘米，因其形似馬鞍，故也稱為馬鞍堆。1972年1月16日考古工作者首先發掘了馬王堆漢墓一號墓，此墓深達16米，內中棺槨的邊箱中塞滿大量的隨葬品，由文物上的文字可辨出此墓是西漢長沙國丞相利倉夫人辛追墓。4月28日，考古人員在內棺內發現了埋存地下2100多年仍未腐爛的漢代女屍。
1972~1974年，先後發掘三座西漢墓葬，馬王堆實係西漢初期長沙國丞相侯家族墓地。堆上三座西漢墓，分別編為二號墓、一號墓、三號墓。三座漢墓中，在馬王堆漢墓的三個墓中，二號墓由於早在唐代就被盜掘，而三號墓亦因白膏泥密封不嚴，故其墓主僅存屍骨，唯獨一號墓主人長沙丞相夫人則避開了被盜的厄運，保存良好。
馬王堆三座漢墓共出土珍貴文物3000多件，絕大多數保存完好。其中，一號墓出土的大量絲織品極為珍貴。這些絲織品中有一件素紗禪衣最具有代表性，該衣長1.28米，且有長袖，重量僅49克，輕若煙霧，薄如蟬翼，織造技術相當高超，精湛絕倫。一號漢墓的彩繪漆棺，色澤如新，棺麵漆繪的流雲漫卷，形態詭譎的動物和神怪體態生動，活靈活現，具有很高的藝術水平。另外還有近千支簡犢，大量的封泥、印章，大量樂器、兵器、漆器、陶器、彩傭、竹木器、金屬品、食品、香料、中草藥、泥質冥錢等珍品，是漢初文明的形象縮影。
馬王堆引起世界轟動的原因之一就是兩千多年前的丞相夫人再次麵世。她裝殮的華美讓人稱奇，出土時，其外形完整無缺，全身皮膚細膩，皮下脂肪豐滿，軟組織尚有彈性，在往其體內注射防腐劑時，其血管還能鼓起來，就是手指和足趾上的紋絡都非常清楚，令人不可思議。她的前額及兩髻有木花飾品29件，並塗彩貼金，其頭發編有盤髻式假發，其臉上蓋一件醬色織錦和一塊素絹，兩手握繡花絹麵香囊，兩足著青絲履，貼身穿“信期繡”羅綺絲棉袍，外套細麻布單衣，然後包裹各式衣著衿被及絲麻織物18層，從頭到腳層層包裹，然後橫紮絲帶9道，再在上麵覆蓋印花敷彩黃絲棉袍和“長壽繡”絹棉袍各1件，一共20層包裹，華貴非凡。此屍保存時間之長，程度之完好，在世界屍體保存記錄中十分罕見。它既不同於木乃伊，又不同於屍蠟和泥炭鞣屍，而是一具特殊類型的屍體，專家們把這種類型的古屍命名為“馬王堆屍”。這是防腐學上的奇跡，世界為之震驚。
帛書是馬王堆漢墓中最為學術界所關注的，也是最有價值和意義的。如對帛書《周易》、《老子》、《黃帝書》、《五行書》、《戰國縱橫家書》的研究，填補了以往許多研究領域的空白，三號墓出土的大批帛書，內容涉及古代哲學、曆史和科學技術許多方麵，還有相當一部分自然科學方麵的著作及各種雜書經整理，共有28種書籍，12萬多字。在馬王堆發掘的珍稀文物中，還有帛畫帛圖9幅，而那幅被稱為“卦象圖”的帛畫，到目前為止尚未破譯出它的真正內涵。