《山海經》是一部充滿着神奇色彩的著作，內容無奇不有，無所不包，蘊藏着豐富的地理學、神話學、民俗學、科學史、宗教學、民族學、醫學等學科的寶貴資料，它的學術價值涉及多個學科領域，它大量地、有條序地記載了當時中國的自然地理要素及人文地理的內容，如山系、水文、動物、植物、礦藏、國家地理、經濟、社會文化風俗等，細心鑽研，深入探討，就不愁沒有新發現。
地理學
《山海經》雖然不是純粹的地理書，但其地理學內涵是第一位的，它從各個方向有秩序、有條理地記敘各地的地理特徵，包括自然地理特徵和人文地理特徵。
首先，《山海經》有自然地理記述。這包括記載了許許多多的山，如“堂庭之山”、“杻陽之山”、“青丘之山”、“箕尾之山”等，而每座山的命名是根據山的地貌而定的，這些山也體現了山系的走勢;以及極其豐富的水文記載，河流大都記明瞭源頭和注入之處，河流的發源地可以在某一山麓，而它的注入處卻遠離此山，記述者對於水文記載時也注意到河流乾流的全貌，河流的經由雖不見記載，但是若干幹流如黃河、渭水可以及許多支流流入其幹道的情況瞭解到它們的大致流經區域。《山海經》記載了伏流河和季節河。“潛行於下”的河即伏流河。
其次，《山海經》還有人文地理記述。《海經》部分大量記述了當時的一些區域的社會人文風俗、經濟發展、科技成果等。有許多關於先民對於疆域的開發，如《海外北經》提到“共工之臣曰相柳氏，九首，以食於九山。相柳之所抵，厥爲澤溪。禹殺相柳，其血腥，不可以樹五穀(種)。禹厥之，三仞三沮，乃以爲衆帝之臺。在崑崙之北，柔利之東。相柳者，九首人面，蛇身而青。不敢北射，畏共工之臺。臺在其東，臺四方，隅有一蛇，虎色，首衝南方。”
因此有學者認爲：《山海經》是中國的第一部地理志。
神話學
《山海經》最重要的價值也許在於它保存了大量神話傳說，這些神話傳說除了我們大家都很熟悉的如夸父逐日、精衛填海、羿射九日、鯀禹治水等之外，還有許多是人們不大熟悉的。如《海外北經》中載：“共工之臣曰相柳氏，九首，以食於九山。相柳之所抵，厥爲澤溪。禹殺相柳，其血腥，不可以樹五穀種。禹厥之，三仞三沮，乃以爲衆帝之臺。在崑崙之北，柔利之東。相柳者，九首人面，蛇身而青。不敢北射，畏共工之臺。臺在其東。臺四方，隅有一蛇，虎色，首衝南方。”這個禹殺相柳的傳說充滿了神奇色彩，既可從文學或神話學的角度來研究，也可以從中看出共工、相柳、禹三人之間的關係，由此可見古代民族部落之間的鬥爭。
其作爲神話學文獻，《山海經》至少有三方面價值：
1、對七大類中國上古神話做了程度不同的記錄;
2、留下了關於神話世界空間的可靠的文字根據;
3、保存了大量的凝聚着原始文化信息的原始物佔，蘊含着潛在的神話學價值。對於中國神話的分類，不宜採取以其所體現人類意識和精神成長曆程爲根據的西方神話分類原則，而應把神話的主要內容、基本精神、內在結構以及由此形成的重要特徵作爲主要根據。《山海經》對追溯事物起源的神話(創世神話、部族起源神話、文化起源神話等)記錄較少，而對英雄神話、部族戰爭神話記錄較多，在一定程度上反映了中國歷史文化的基本特點和文化精神的價值取向。
民俗學
張紫晨在《<山海經>的民俗學價值》(《思想戰線》1984年第4期)中概括總結了《山海經》民俗學價值，作者從以下幾個方面來進行論述：一是在古山水的記述中保存了服佩、信仰與禁忌、祭祀等民俗;二是在山海圖說中保存了醫藥和巫術等民俗;三是在山、海的記述中保存了大量古代神話。
孫致中的《鑿齒中容雕題貫胸——<山海經>“遠國異人”考之三》(《河北大學學報》1989年第1期)對《山海經》中的遠國異人，從民俗學的角度作了考釋，而宮哲兵的《羽民、穿胸民、鑿齒民與南方民俗——<山海經>奇談的人類學詮釋》(《廣西右江民族師專學報》2000年第3期)則運用人類學比較、還原、重構等方法對其進行了闡釋。表現出了在對《山海經》的研究中體現出方法的多樣性。值得注意的是日本學者伊藤清司所著的《<山海經>中的鬼神世界》(中國民間文藝出版社，1990)，他從當時人思想觀念出發，認爲當時人存在着內部世界與外部世界的分野，內部世界是人們熟悉的日常世界，外部世界是陌生的怪誕世界。劉宗迪的博士論文《論<海外經>與<大荒經>與上古曆法月令制度的關係》，從人們相對忽視的上古曆法制度的角度對《山海經》上述內容進行了重新解釋，文中多有新見，是《山海經》研究的重要成果。同時徐顯之《<山海經>探源》(武漢出版社，1991)、張巖《<山海經>與古代社會》(文化藝術出版社。1999)、王善才《<山海經>與中華文化》(湖北人民出版社，1999)等都不同程度地論及古代民俗.
宗教學
《山海經》中大量存在的這些神話傳說，是今天我們研究原始宗教的難得材料。例如：巫咸國在女丑北，右手操青蛇，左手操赤蛇。在登葆山，羣巫所從上下也。(《海外西經》)有靈山，巫咸、巫即、巫盼、巫彭、巫姑、巫真、巫禮、巫抵、巫謝、巫羅十巫從此升降，百藥爰在。(《大荒西經》)
在《山海經》的神話中，不僅可以看到巫師的活動，也可以看到古代民族的信仰、崇拜等。在《山海經》中，存在着大量的神奇動物的記載，這些動物主要是鳥、獸、龍、蛇之類，它們往往具有神奇的力量。這些動物很可能就是古人的圖騰崇拜。如上文所引的《海外西經》中的文字。“巫咸國在女丑北，右手操青蛇，左手操赤蛇。”蛇可能就是巫咸國的圖騰。研究中國古代的宗教信仰，《山海經》是必不可少的參考資料。
歷史學
《山海經》中的神話傳說不僅僅是神話傳說，同時，在一定程度上它又是歷史。雖然由於濃厚的神話色彩，其真實性要大打折扣，但是，它們畢竟留下了歷史的影子。把幾條類似的材料加以比較，有時還是可以看到歷史的真實面貌的。例如上文所引《大荒北經》中黃帝戰蚩尤的記載，剔除其神話色彩，我們可以從中看到一場古代部落之間的殘酷戰爭，但卻極無荒謬，很難看清其中的真僞。又如《大荒西經》、《海內經》中記載了一個黃帝的譜系：黃帝妻嫘祖，生昌意。昌意降處若水，生韓流。韓流擢首、謹耳、人面、豕喙、麟身、渠股、豚止，取淖子曰阿女，生帝顓頊。(《海內經》)顓頊生老童，老童生重乃黎。帝令重獻上天，令黎邛(印)下地。下地是生噎，處於西極，以行日月星辰之行次。(《大荒西經》)這個譜系具有傳奇色彩，具有神譜的性質，但是，它與《大戴禮記·帝系篇》、《史記·五帝本紀》、皇甫謐《帝王世紀》基本相同。
科學
《山海經》又是一部科技史，它既記載了古代科學家們的創造發明，也有他們的科學實踐活動，還反映了當時的科學思想以及已經達到的科學技術水平。例如，關於農業生產，《大荒海內經》載：“后稷是始播百穀”，“叔均是始作牛耕”。《大荒北經》載：“叔均乃爲田祖。”關於手工業，《大荒海內經》載：“義均是始爲巧亻垂，是始作下民百巧。”關於天文、曆法，《大荒海內經》載：“噎鳴生歲有十二。”《大荒西經》載：“帝令重獻上天，令黎邛下地。下地是生噎處於西極，以行日月星辰之次。”諸如此類的記載不勝枚舉。有一些自然現象的記載尤其珍貴，這在其他書中是看不到的，如《海外北經》載：“鐘山之神，名曰燭陰。視爲晝，暝爲夜;吹爲冬，呼爲夏;不飲、不食、不息、息爲風。身長千里。在無(上啓下月)之東。其爲物，人面，蛇身，赤色，居鐘山下。”
《山海經》中還有關於先民科技成果的記載。《山海經》大量記載了中國先秦時代數千農耕文化的科技生產成果。它還記載了農業生產情況：“西南黑水之間，有都廣之野。后稷葬焉，愛有膏菽、膏稻、膏黍、膏稷，百穀自生，冬夏播琴。鸞鳥自歌，鳳鳥自舞。靈壽華實，草木所聚。”從這些原始的農耕文化中我們可以看到當時人們的科技生產水平和科技生產的成果。在《山海經》中還有許多關於水利、車船製造、耕牛使用、樂舞產生及投壺遊戲的記載。
當代許多學者均認爲，《山海經》在這裏記載的是北極地帶半年爲晝，半年爲夜的極地現象，只不過是古人無法解釋這種現象，於是就用神話來解釋。這種記載無疑是寶貴的科學資料。類似的例子還有不少。
文學
《山海經》的文學價值是豐富多樣的，可以從多方面進行探究。至少可以從神話思維(即原始思維)對浪漫主義文學創作傳統的影響、原始邏輯的表述方式、人文關懷中豐富的情感體驗和實用主義的審美判斷等視角對《山海經》的文學價值予以解讀和探究。《山海經》中包含着豐富的神話思維，它對浪漫主義文學創作傳統有巨大而深遠的影響。深入地研究神話思維並揭示這種影響，不僅有利於從源頭上來探討浪漫主義文學創作傳統形成的深層次影響因素，而且對於弄清各種文學現象形成和發展的規律都有很大幫助。
在《山海經》中，至少可以從三個方面來探討神話思維對浪漫主義文學創作傳統的影響：
1、豐富的直觀想象力和巨大的想象空問對浪漫主義文學作品創作的影響;
2、包含豐富神話思維的神話傳說常常成爲浪漫主義文學的創作素材;
3、神話思維的原始生命觀對浪漫主義文學創作的深層影響。
