馬王堆漢墓在省博物館院內。1972年至1974年先后在市區東郊瀏陽河旁的馬王堆挖掘出土。一號漢墓出土的女尸，時逾2100多年，形體完整，全身潤澤，部分關節可以活動，軟組織尚有彈性，幾乎與新鮮尸體相似。它既不同于木乃伊，又不同于尸臘和泥炭鞣尸。是一具特殊類型的尸體，是防腐學上的奇跡，震驚世界，吸引不少學者、游人觀光。女尸經解剖后，軀體和內臟器官均陳列在一間特殊設計的地下室內。

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。其中五百多件各種漆器，制作精致，紋飾華麗，光澤如新。珍貴的是一號墓的大量絲織品，保護完好。品種眾多，有絹、綺、羅、紗、錦等。有一件素紗禪衣，輕若煙霧，薄如嬋翼，該衣長1.28米，且有長袖，重量僅49克，織造技巧之高超，真是天工巧奪。出土的帛畫，為我國現存最早的描寫當時現實生活的大型作品。還有彩俑、樂器、兵器、印章、帛書等珍品。

一號漢墓的彩繪漆棺，色澤如新，棺面漆繪的流云漫卷，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。三號墓出土的10多萬字的大批帛書，是不可多得的歷史文獻資料。帛書的內容涉及古代哲學、歷史、和科學技術許多方面。經整理，共有28種書籍，12萬多字。另外還有幾冊圖籍，大部分都是失傳的佚書。二號漢墓出土的地形圖，其繪制技術及其所標示的位置與現代地圖大體近似，先后在美國、日本、波蘭等國展出，評價極高，譽為“驚人的發現”。