1973年12月，馬王堆漢墓三號墓發現了大批帛書和兩卷醫簡，均出自三號墓東邊箱的長方形漆盒中。帛書大部分寫在寬48釐米的整幅帛上，摺疊成長方形；少部分書寫在寬24釐米的半幅帛上，用木條將其捲起。出土時都已嚴重破損，經整理，知共有28件，12餘萬字。其中除《周易》、《老子》、《戰國縱橫家書》有今本傳世外，絕大多數是古佚書，內容涉及思想、軍事、天文、醫學、地理等各領域，此外還有兩幅古地圖。
根據書中字體、避諱、紀年以及墓葬年代（前168年）考訂，帛書大體分作兩類。抄寫時間較早的一類在秦漢之際所寫，理由是字體近篆書，又不避漢高祖劉邦諱；抄寫時間較晚的一類為漢初至漢文帝初年所寫，理由是字體為隸書，諱「邦」為「國」，但不避漢惠帝劉盈和漢文帝劉恆諱。帛書中的一部分用硃砂畫有行格，留有天地頭（指書頁上下兩端的空白處，上邊的叫天頭，下邊的叫地頭），各篇前後留有相當於「贅簡」的空白等，與出土的漢代竹簡形制基本一致。
帛書包括《易》、《老子》、《戰國縱橫家書》、《養生方》等漢初學術與方術文獻，其中《易》與《老子》都與今本有較大的區別，被認為是這些書正式定本之前流行的傳抄版本之一，大量的方術文獻有助於了解漢初的佔卜、星相、醫術、房中術等內容。
《老子》甲本和卷後4篇佚書合抄為一個長卷，字體近篆體，共465行，每行約30字；《老子》乙本和卷前篇佚書合抄在一幅整帛上，以隸書書寫，共252行，每行0字～70餘字不等，抄寫時代晚於甲本。種寫本都是《德經》在前，《道經》在後，次序與通行本相反。通行本分作81章，帛書《老子》乙本不分章，甲本某些段落前有圓點標誌，章次均與通行本有不同之處，如通行本第4章在第22章之前，第41章在第40章之前，第80章、第81章在第67章之前等。經學者反覆研究，認為此甲本、乙本《老子》帛書順序較通行本更為合理。《老子》甲本卷後佚書沒有篇題，學者們按內容將其分為4個部分，並定名為《五行》、《九主》、《明君》、《德聖》。《老子》乙本卷前4篇佚書原來就有篇，題為《經法》、《十六經》、《稱》、《道原》，前2篇又包括若干小的篇章，主要是講刑名和陰陽刑德之說。有人認為乙本中的這4篇佚書就是《漢書·藝文志》中久已失傳的《黃帝四經》，因漢文帝時崇尚黃老之學，所以把《黃帝四經》和《老子》合抄為一卷。又因《十六經》中記載了關於黃帝的神話以及他的大臣力黑（即力牧）、閹冉、果童、太山稽等人的事跡和相互對答之詞，於是部分學者認為它可能與《漢書·藝文志》著錄的《黃帝君臣》10篇或列入兵陰陽類的《力牧》15篇有關。帛書《周易》由《經》（即64卦）和6篇傳（《二三子問》、《繫辭》、《易之義》、《要》、《繆和》、《昭力》）組成，其卦辭、爻辭與今本大體相同，但是64卦的次序則大相逕庭，帛書64卦的排列次序更為簡單原始。
帛書史書類有《春秋事語》和《戰國縱橫家書》。《春秋事語》全書16章，約3000字，所載史事除第二章中的燕晉戰爭未見於史籍，其他史事均可按史籍核定年代，部分內容可以和《春秋》三傳、《國語》等古籍相參引。從其行文風格看，記事簡約，其中多有當事人的談話和後人評說，保存了許多未見於世的史料。《戰國縱橫家書》分為27章，共11200餘字，其中第十一章見於《史記》和《戰國策》，是珍貴的關於戰國後期的歷史資料。
帛書醫書類共有10種，均無篇題。整理者按其內容分別命名為《足臂十一脈灸經》、《陰陽十一脈灸經》甲本、《陰陽十一脈灸經》乙本、《脈法》、《陰陽脈死候》、《五十二病方》、《卻穀食氣》、《導引圖》、《養生方》、《雜療方》、《胎產書》。帛書醫書反映了中國古代的醫學成就，是不可多得的珍稀古籍。例如其中的《五十二病方》比《黃帝內經》成書年代還要早，書中記載了52種疾病，提到了100多種疾病的名稱，載藥方280多個，所用藥物240多種，是中國最早的方劑，也成為一份珍貴的醫學遺產。
帛書術數類亦無篇題，整理者按其內容命名為《隸書陰陽五行》、《五星佔》、《天文氣象雜佔》（圖文並茂）、《式法》、《出行佔》、《木人佔》、《相馬經》等，皆為久已失傳的古書。這批珍稀古籍對於研究中國古代哲學、術數、自然科學等具有重要的價值，如《天文氣象雜佔》中記載的彗星現象比西方早了1000年。
帛書兵書類有甲、乙、丙3種《刑德》。帛書中還整理出帛圖，有《導引圖》、《街坊圖》、《駐軍圖》、《喪服圖》、《太一將行圖》、《天文氣象雜佔圖》等。帛圖之中還發現了幾幅地圖，研究者將其中3幅地圖分別命名為《長沙南部地形圖》、《駐軍圖》、《城邑和園寢圖》，是世界上現存最早、具有一定科學水準的大比例實用彩色地圖。
醫書簡兩卷200支，一卷內容與《黃帝內經》相似，講的是養生之道，另一卷則為房中術，其中《養生方》、《合陰陽方》、《十問》、《天下至道談》等，涉及到性保健和優生學、養生學。如《十問》第八問中，禹問師葵治神氣之道，因禹治天下操勞傷神，失去性功能，因而「家大亂」。得師葵治神氣之道後，性功能恢復，從而「安後姚，家乃復寧」，說明研求房中之道，可以和睦夫婦關係，增進健康。《天下至道談》中「七損」、「八益」之說，是對中國房室養生學理論的重大貢獻，該理論對於房中養生保健來說，現代仍有重要的參考價值。