三星堆遺址位於四川廣漢縣南興鎮北。這裏有一條稱為馬牧河的古河道，北岸的階地形似月牙，叫做“月亮灣”，南岸原有三個大土堆，故稱“三星堆”。
遺址總面積12平方公里，其中心區域是一座由東、西、南三面城牆包圍着的古城，城區面積近4平方公里，與中原王朝早期王都河南鄭州商城相當。如此宏大規模的城市，在3000年前的中國實屬罕見。從考古學家目前發掘的情況來看，已出土大量青銅器、玉石器、象牙、貝、陶器和金器等器物，其中最引人注目的有：一件大型青銅立人像、數十件青銅人頭像、青銅神樹和黃金權杖。
三星堆出土的青銅人像雕塑，是中國古代文化中罕見的珍品，在東方乃至世界的藝術史上佔有輝煌的一頁。青銅人像高鼻深目形象誇張，極富地方特色;立人像連座高2.62米，是迄今發現的最大的青銅鑄像之一，大眼直鼻，方頤大耳，戴冠，穿左衽長袍，佩腳鐲。
青銅神樹高3.84米，是世界上最頂級的古代至寶。樹上有九枝，枝上有立鳥棲息，枝下有碩果勾垂，樹幹旁還有一條龍從樹頂下探，生動又神祕。
黃金權杖是用金條捶打成金皮後，再包卷在一根木棒上製成的，金皮上刻有三組以魚、鳥、人為內容的紋飾，清晰而神祕。
三星堆遺址出土的文物難倒了眾多考古學家們。幾乎每個文物都帶着難以破譯的千古之謎。這些謎團至今為止讓學者們爭論不休，無法定論。
第一，三星堆文化內涵的確定。三星堆遺址是距今5000-3000年左右的古蜀文化遺址。在遺址內存在面貌不同但又連續發展的三期考古學文化。在三星堆一期文化中出土有玉琮等玉器，所以有學者認為它和長江中下游地區良諸文化等有交流。在二期文化時，三星堆已發展成為高度發達的青銅文化中心，即早期蜀國，它代表了長江流域商代文明的最高成就。有學者認為這比黃河文明還早，這也再次證明了中華文明多元一體的起源。
第二，三星堆青銅文化如何產生？三星堆是蜀地獨自產生髮展的產物，還是受其他文化影響？本土論者認為其青銅器形象獨特，不歸屬於中原青銅器的任何一類，而且反映了古蜀人對“眼崇拜”等的習俗。外來説認為出土的青銅人高鼻深目、顴面突出、闊嘴大耳，不像中國人倒像是“老外”，於是認為三星堆人可能來自其他大陸，三星堆文明可能是“雜交文明”。
第三，遺址居民屬何族？目前有氐羌説、濮人説、巴人説、東夷説、越人説等不同看法。其中古羌人的傳説最為大家接受。古羌人的祖先來自西北高原，他們到達成都平原後，與當地原始部落民族開始爭奪土地。後來，一個叫蠶叢的羌人首領稱王，由於蠶叢有縱目，後來的羌人就鑄了大量青銅縱目面具紀念他，即三星堆出土的青銅人面像。《華陽國志·蜀志》中有記載：“有蜀侯蠶叢，其目縱，始稱王。死，作石棺石槨，國人從之，故俗以石棺槨為縱目人冢也。”
第四，古蜀國何以突然消亡？古蜀國繁榮了1500多年，然後又像它的出現一樣突然消失了。關於古蜀國的滅亡，人們假想了種種原因，但都因證據不足始終停留在假設上。水患説。三星堆遺址北臨鴨子河，馬牧河從城中穿過，因此有學者認為其消亡是洪水肆虐的結果;戰爭説。遺址中發現的器具大多被事先破壞或燒焦，似乎印證了這一解釋;遷徙説。可是人們為什麼要遷徙呢？成都平原物產豐富，土壤肥沃，氣候温和，用災難説解釋似乎難以自圓其説。
第五，“巴蜀圖語”代表什麼？三星堆祭祀坑中發現了一件價值連城的瑰寶——黃金權杖。權杖上面刻有三組以魚、鳥、人為內容的紋飾，這一紋飾又引起了學術界的爭論。有人認為金杖上的符號可能是古蜀人的文字，在《華陽國志》就有説蜀人“多斑彩文章”。但《蜀王本紀》中則認為古蜀人“不曉文字，未有禮樂”。也有人認為是族徽、圖畫，或者是某種宗教符號。根據其強烈的宗教信仰來看，最有可能是宗教符號和族徽。學者們對此的爭論仁智各見，有的已在試圖破譯。如果能解讀這些圖案，必將促進三星堆之謎的破解。
