《山海经》是一部内容丰富、风貌独特的古代著作，包含历史、地理、民族、神话、宗教、生物、水利、矿产、医学等诸方面。
《山海经》的性质，历代说法不尽相同。《汉书·艺文志》把它列入形法类，东汉班固则列入术数类，而刘秀歆则认为《山海经》是一部地理博物著作。西晋郭璞很推崇《山海经》，认为它是一部可信的地理文献。至明代，胡应麟认为《山海经》为"古今语怪之祖"，始将该书列入"语怪"之书。
清《四库全书》也把此书列入小说类。近代鲁迅也认为此书是巫觋、方士之书。然而大多数论者认为《山海经》是一部早期有价值的地理著作，其中尤以《五藏山经》地理价值最高。
历代对《山海经》的地学价值的认识经历着一个反复曲折的过程。东汉时，著名的治水专家王景，从治卞入手治河，临行，明帝赠送给他的参考书中就有《山海经》。北魏郦道元作《水经注》时，引用《山海经》达80余处。以后《隋书·经籍志》、《旧唐书·经籍志》、《新唐书·艺文志》及王尧臣《崇文总目》皆将其列入史部地理类书。明清时代是《山海经》地学价值被贬时期，被说成"多杂以神怪"、"道里山川难考据"。至近代，顾颉刚作《五藏山经试探》，发表了许多极为精辟的见解，使人们重新认识《山海经》的科学价值。其后，谭其骧又作《"山经"河水下游及其支流考》，利用《山海经》中丰富的河道资料，将《北山经》中注入河水下游的支流一条一条梳理，并加以排比，考证出一条最古的黄河故道。此文的发表，进一步确立了《山海经》尤其是《五藏山经》在地理学上的科学地位。
《山海经》的作者与成书年代，众说纷纭。东汉刘秀《上山海经表》中，主张该书出于唐虞之际，系禹、益所作。以后《尔雅》、《论衡》、《吴越春秋》皆从其说。此说比现最早，流传时间也长。然而，北魏郦道先作《水经注》时已发现：
《山海经》编书稀绝，书策落次，难以辑缀，后人又加以假合，与原意相差甚远。开始怀疑此书非出于一人一时之手。北齐《颜氏家训·书证篇》又据《山海经》文中有长沙、零陵、桂阳、诸暨等秦汉以后的地名，认为绝非是禹、益所作。《隋书·经籍志》亦云断不作于三代以上。此后随着考古学与弁伪学的发展，禹、益之说日趋被否定。
当代学者较一致认为《山海经》是由几个部分汇集而成，并非出于一人一时之手。但具体看法又不同，有学者认为《山海经》由三大部分组成，其中以《山经》成书年代最早，为战国时作；《海经》为西汉所作；《大荒经》及《大荒海内经》为东汉至魏晋所作。有的学者从《山海经》中《山经》与《禹贡》作比较研究，结论是《山经》所载出川于周秦河汉间最详最合，故作者当是这一地区的人。至于时代当在《禹贡》之后，战国后期。
《山海经》的今传本为18卷39篇，其中《山经》（又称《五藏山经》）5卷，包括《南山经》、《北山经》、《东山经》、《中山经》共21000字，占全书的2/3。《海内经》、《海外经》8卷，4200字。《大荒经》及《大荒海内经》5卷，5300字。
晋郭璞作注，其后考证注释者有清代毕沅《山海经新校正》和郝懿行《山海经笺疏》。
《山海经》中最具有地理价值的部分《五藏山经》，是全书中最为平实雅正，从形式至内容都以叙述各地山川物产为主，尽管也杂有神话，比例不大，无疑是一部早期地理书。
《山海经》记载的山川比早些时代《禹贡》丰富，其记载山岳共15000字，其篇幅之长，相当《禹贡》导山部分的14倍。《禹贡》所记山岳仅4列，而《山经》则发展成26列。
《山经》以山为纲，分中、南、西、北、东五个山系，分叙时把有关地理知识附雨上去。全文以方向与道里互为经纬，有条不紊。在叙述每列山岳时还记述山的位置、高度、走向、陡峭程度、形状、谷穴及其面积大小，并注意两山之间的相互关连，有的还涉及植被覆盖密度、雨雪情况等，显然已具备了山脉的初步概念，堪称我国最早的山岳地理书。在叙述河流时，必言其发源与流向，还注意到河流的支流或流进支流的水系，包括某些水流的伏流和潜流的情况以及盐池、湖泊、井泉的记载。
《山海经》的地域范围：《南山经》东起浙江舟山群岛，西抵湖南西部，南抵广东南海，包括今浙、赣、闽、粤、湘5省。
《西山经》东起山、陕间黄河，南起陕、甘秦岭山脉，北抵宁夏盐池西北，西北达新疆阿尔金山，《北山经》西起今内蒙、宁夏腾格里沙漠贺兰山，东抵河北太行山东麓，北至内蒙阴山以北。《东山经》包括今山东及苏皖北境。《中山经》西达四川盆地西北边缘。
《山海经》记载众多的原始地理知识，有如南方岩溶洞穴，北方河水季节性变化，不同气候带的地理景观与动植物分布的特点。
《山海经》在物质资源分布的篇幅中，对于矿产的记载尤其详细，提及矿物产地300余处，有用矿物达七八十种，并把它们分成金、玉、石、土四类。希腊学者乔菲司蒂斯在公元前371-前286年所著《石头志》被认为是世界上最古老的地质文献，但它记载的矿物仅16种，把这些矿物分成金、石、土三类。而与其同时代或稍晚的《山海经》所记的矿物种类是它的5倍，分类更细。《山海经》还注意到矿物的共生现象，并据其硬度、颜色、光泽、透明度、构造、敲击声、医药性等识别矿物的方法，及详细记述动植物形态、性能和医疗功效，因此《山海经》在矿物学分类上有突出贡献。撰写《中国科学技术史》的英国李约瑟说："《山海经》是一个名副其实的宝库，我们可以从中得到许多古人是怎样认识矿物和药物之类物质的知识。"
《山海经》在地理学史上占有一定的位置。作者以《中山经》所在地区为世界的中心，四周是《南山经》、《西山经》、《北山经》、《东山经》构成大陆，大陆被海包围着，四海之外又有陆地和国家，再外还有荒远之地，这就是世界。《山海经》的结尾指出："天地之东西二万八千里，南北二万六千里。"
这在科学发展的今天来看似乎是天真可笑的，但在2000多年前《山海经》的作者已认为世界不是不可知的，而是可以认识的，世界是有极限的，是可以测量出的，这在研究地理学史上是极为珍贵的资料。
但《山海经》也有其局限性。《山经》记载447座山，据考证，其中见于汉晋以来记载并能实指方位者，约140余座，不及总数1/3。而这140余座山分布极不平衡，其中半数属《中山经》，另半分属南、西、东山经。就所记山的方向而言，整个经讲的大方向基本正确。在里距方面，除《中山经》所在的晋南、陕中、豫西、河、渭、伊、洛地区所载较为详细准确外，其他经中里距差别很大，可信度差。《海经》中记了60余个远方异国，但除了天毒、朝鲜等少数名称外，大都以当地人的形状命名，如结胸国、大人国等，显然不是真实国名。至于有关各国的形貌、起居与风俗，亦多传闻之词。《大荒经》中，诡谲荒诞成分更多，有地理价值的内容更少。
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