馬王堆三號墓出土的12萬字帛書，是不可多得的曆史文獻資料，它是繼漢代發現的孔府壁中書、晉代發現的汲家竹書、清末發現的敦煌經卷之後的又一次重大古文獻發現，對中國文獻學和中國學術史的研究具有極重要的價值和意義。其內容涵括了中國古代傳統圖書分類中除詩賦類之外的所有門類，而且大部分是久佚的漢初乃至戰國時期的珍貴曆史文獻，因而特別受到學術界的重視。三號墓三幅畫在帛上的古地圖成為世界上已知最早的地圖。
馬王堆醫書已成為醫學界的一個專有名詞，共有14種之多。其中關於經絡學說、藥物學成就、診脈法、古代醫方、藥劑以及養生學知識，均揭示了許多令當代人瞠目結舌的漢初醫學成就，如《五十二病方》、《養生方》、《雜療方》、《胎產書》等帛書的內容中，就反映了中國古代醫學卓越先進的臨床診斷知識水平。單從藥物品種來看，馬王堆醫書中現存的藥名總數就有394種。在《五十二病方》中能認定的197個醫方中，用單藥者78方，兩味以上者119方，這表明當時已對藥物的配伍組方有了一定的認識作用。此外，三號墓還出土了一卷圖文並茂的彩色畫，在長1米寬0.5米的絹畫麵上，用工筆彩繪了4排44個人，或徒手或持械，姿態各異，這就是古代《導引圖》，此圖是目前中國發現最早的一幅健身圖，它為研究我國古老而獨特的“導引”療法的源流提供了極其珍貴的資料。而六種十篇之多的數術類帛書，因其整理相當困難，至今還有許多領域沒有涉及，有待以後專家們的進一步研究。
三號墓出土的《五星占》和《天文氣象雜占》兩種天文著作，是世界上保存下來最早的天文書籍。證實了中國是世界上天文學發展最早的國家之一。
一號漢墓出土的帛畫，是我國已知畫麵最大、保存最完整、藝術性最強的漢代彩繪帛畫，該一畫麵呈“t”字形，上部寬92厘米，下部寬47，7厘米，長205厘米，屬族幡一類的東西，出殯時放在行列前麵，落葬後覆在棺上。帛畫畫麵分天朝、人間、地府三段。天上為橫幅，其餘為直幅。分別以太一神、軑侯妻、祭祀者、合歡鼇為各段的中心。天界有扶桑樹、九個太陽、嫦娥、新月，以及象征長壽的蟾蜍、白兔，日月同輝，令人神往，天門有司命守衛。中間為軟侯妻緩行升天，吏前婢後，迎護隆重。人間雙龍穿壁，象征幸福吉祥；家屬聚集祭祀，祈求死者靈魂早歸仙境。最底部合歡鰲背上大力神，雙手托著大地，孔武有力。該畫畫天上以示死者的終身歸宿，畫人間以示死者生前的榮華富貴，畫地下以示陰間的幸福。全圖內容豐富，想象瑰麗。整個畫麵布局對稱，線條流暢，描繪精細，色彩絢麗，顯示了西漢高超的藝術水平。整幅帛畫的內容，既有中國的神話傳說、也有當時現實主義的寫照。長沙馬王堆漢墓帛畫是中國西漢初期繪畫風格的主要體現，反映了漢代藝術的成就。
馬王堆西漢墓發掘是20世紀驚動世界的重大考古發現，填補了中國考古學上的許多空白。